Гіпоксії. Гипоксия (кислородное голодание) типовой патологический процесс возникающий при недостатке поступления в ткани О
 Скачать 442.92 Kb.
|
|
Гипоксии ГИПОКСИИ ГИПОКСИЯ - (кислородное голодание) типовой патологический процесс возникающий при недостатке поступления в ткани О 2 или недостаточности его использования, что приводит к снижению энергообеспечения клеток организма. Мотивация. Рождение жизнь и смерть проходят в состоянии гипоксии. Один из наиболее универсальных и популярных процессов в организме. Сопровождает практически все забо- левания, являясь их составляющим компонентом. Схема пути прохождения О 2 и его использования (Рис. 1 Нажмите для просмотра ). Классификация гипоксических состояний.: По причинам возникновения и механизмам развития (патогенетическая) В зависимости от причин возникновения и механизмов развития различают гипоксию, обусловленную не- достатком О 2 во вдыхаемом воздухе, недостаточным поступлением его в организм, недоста- точным транспортом к клеткам и нарушением утилизации в митохондриях. 1. Экзогенная (гипоксическая гипоксия) – снижение Ро 2 во вдыхаемом воздухе. Состав атмосферного воздуха: азот – 78%, кислород – 21%, углекислый газ – 0,03-0,04% а) гипобарическая – при ↓ барометрического давления, что сочетается со ↓ Ро 2 б) нормобарическая - ↓ % О 2 без изменения барометрического давления, что приво- дит к ↓ Ро 2 2. Респираторная (дыхательная) – нарушения вентиляции, диффузии и перфузии в легких 3. Гемическая – нарушения способностей крови переносить О2 а) анемический тип – при всех анемиях б) инактивационный тип – при нарушениях способностей Hb присоединять О 2 (карбокси Hb – отравление угарным газом [ сродство с гемоглобином СО в 300 раз больше чем О 2 ]; мет Hb при отравлении нитритами, сульфаниламидами и другими сильными окислителями происходит превращение железа в гемоглобине [Fe +2 Fe +3 ]). 4. Циркуляторная – при патологии сердца и сосудов. 5. Тканевая (гистотоксическая)– при нарушении проницаемости клеточных мембран, инак- тивации или ↓ выработки дыхательных ферментов. 6. Субстратная – при уменьшении поступления глюкозы в клетки. 7. Перегрузочная - при ↑ использования АТФ (чрезмерная физическая нагрузка). 8. Смешанная – наиболее часто встречаемая, включает сочетания различных видов гипок- сий в различных комбинациях. По скорости возникновения и длительности проявлений. 1. молниеносная – заканчивается гибелью организма в течение нескольких секунд (тканевая при отравлении цианидами) 2. острая – продолжается несколько минут (остановка сердца, прекращение дыхания) 3. подострая – в течение нескольких часов и суток (при патологии угрожающей жизни, экстремальных состояниях) 4. хроническая – длительность измеряется месяцами и годами. По распространенности - местная и общая По степени тяжести: а) легкую б) умеренную в) тяжелую г) критическую (смертельную) гипоксию. Этиология и патогенез гипоксий. Экзогенная гипоксия (Гипобарический тип) возникает вследствие понижения рО 2 во вды- хаемом воздухе вследствие снижения общего барометрического давления (при подъеме на высоту (высотная и горная болезнь). Нормобарический тип этой гипоксии возникает в случаях, когда общее барометрическое давление нормальное, но во вдыхаемом воздухе понижено % содержание О 2 (работа в шахтах, в герметичных помещениях, в подводных лодках при неисправных дыхательных аппаратах). При экзогенной гипоксии развивается гипоксемия, т.е. уменьшается насыщение Нb О 2 и общее содержание О 2 в крови. Отрица- тельное влияние на организм может также оказывать и гипокапния (понижение рСО 2 ), раз- вивающаяся при гипоксии в связи с компенсаторной гипервентиляцией легких. Выражен- ная гипокапния приводит к сужению сосудов, что ухудшает кровоснабжение мозга и серд- ца, алкалозу, нарушению электролитного баланса. Респираторная гипоксия (дыхательная). Возникает в результате недостаточности газооб- мена в легких в связи с альвеолярной гиповентиляцией, нарушением вентиляционно- перфузионных отношений, избыточным вне- и внутрилегочном шунтированием венозной крови или при затруднении диффузии О 2 в легких. а) токсической природы (отравление газами, действие кислот и щелочей) б) воспалительных и дистрофических изменениях (пневмония, бронхит, туберкулез в легких) в) врожденных пороках сердца «синего типа» г) асфиксии Циркуляторная гипоксия (сердечно-сосудистая) возникает при нарушениях кровообра- щения вследствие патологии сердца и сосудов, приводящих к недостаточному кровоснаб- жению органов и тканей. Уменьшение количества крови, протекающей через ткани в еди- ницу времени, может быть обусловлено снижением деятельности сердца (инфаркт, кар- диосклероз, миокардит, т.е. все причины, уменьшающие минутный объем сердца), гипово- лемией (массивная кровопотеря, обезвоживание организма при ожогах, холере, рвоте и т.п.), сосудистых нарушениях (шок, колапс, атеросклероз и другие состояния, при которых резко снижается тонус сосудов). Циркуляторная гипоксия может иметь локальный характер при недостаточном притоке крови к органу или ткани (ишемия) или затруднении венозного оттока (венозная гиперемия), стазе. Гемическая гипоксия (кровяная), обусловлена уменьшением количества эритроцитов и снижением концентрации Нb или блокадой его функций. Возникает при анемиях различ- ного генеза, или при инактивации гемоглобина во время отравления угарным газом (СО) и различными метгемоглобинообразователями. Анемии возникают при острых и хронических кровотечениях - постгеморагические (туберку- лёз, язвенная болезнь), гемолиза эритроцитов – гемолитические (при отравлении гемолити- ческими ядами, малярии, тяжелых ожогах), при угнетении эритропоэза - дизэритропоэтиче- ские (свинец, радиация, дефицит Fe + , В 12 ) и др. Блокада (инактивация) гемоглобина может возникать при отравлении угарным газом (СО) у которого сродство к Нb в 360 раз выше, чем у кислорода. Происходит образование прочного соединения - карбоксигемоглобина (НbСО). Даже небольшие концентрации СО в пределах 0,1% во вдыхаемом воздухе превращают 50% Нb в НbСО. С этим связано на- ступление отравления СО при ничтожной концентрации этого газа в воздухе. Тканевая гипоксия (гистотоксическая) возникает вследствие нарушения способности тка- ней поглощать кислород из крови или в связи с уменьшением эффективности биологиче- ского окисления из-за резкого уменьшения сопряжения окисления и фосфорилирования. Утилизация О 2 тканями может затрудняться в результате угнетения биологического окис- ления различными ингибиторами, нарушения синтеза ферментов или повреждения мем- бранных структур клетки. Типичным примером тканевой гипоксии, вызванной специфическими ингибиторами тканевых ферментов, может служить отравление цианидами. Попадая в организм ионы СN - весьма активно соединяются с 3-валентным железом, блокируя конечный фермент дыхательной цепи - цитохромоксидазу и подавляя потребление О 2 клетками. Специфическое подавление дыхательных ферментов вызывает также ионы сульфида, ан- тимицин А и др. Тканевая гипоксия на почве подавления различных звеньев биологического окисления возникает при передозировке барбитуратов, некоторых антибиотиков. Причиной тканевой гипоксии может быть нарушение синтеза дыхательных ферментов при дефиците некоторых витаминов (тиамина, рибофлавина, пантотеновой к-ты) нарушение окислительных процессов происходит в результате повреждения мембран митохондрий и других клеточных элементов, что наблюдается при лучевых поражениях, перегревании, ин- токсикациях, инфекциях, уремии, кахексии и.т.п. При тканевой гипоксии, связанной с нарушением способности тканей поглощать О 2 , напряжение, насыщение и содержание О 2 в крови до известного момента может ос- таваться в норме. Своеобразный вариант гипоксии тканевого типа возникает при резко выраженном разоб- щении процессов окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. Потребление О 2 тканями может при этом возрастать, однако значительная часть энергии при этом рассеи- вается в виде тепла, это приводит к энергетическому «обесцениванию» тканевого дыха- ния. Возникает относительная недостаточность биологического окисления, при которой, несмотря на высокую интенсивность функционирования дыхательной цепи, ресинтез АТФ не покрывает потребностей тканей. К агентам, разобщающим процессы окисления и фос- форилирования, относится целый ряд веществ эндогенного и экзогенного происхождения: гормоны щитовидной железы, токсины и др. Тироксин и трийодтиронин в здоровом орга- низме наряду с другими функциями выполняют роль физиологического регулятора степени сопряжения окисления и фосфорилирования, влияя на теплообразование. В развитии некоторых форм тканевой гипоксии важную роль играют процессы свободнора- дикального окисления. Перегрузочный тип гипоксии (гипоксия нагрузки) возникает при чрезмерно напряженной деятельности какого-либо органа или ткани, когда функциональные резервы систем транс- порта или утилизации О 2 или субстратов даже без наличия в этих системах патологических изменений оказываются недостаточными для обеспечения резко увеличенной потребности. Для гипоксии нагрузки характерны значительный кислородный долг, венозная гипоксемия и гиперкапния. Практическое значение эта форма гипоксии имеет в основном применение к тяжелым нагрузкам на мышечные органы: скелетные мышцы и миокард. При чрезмерной нагрузке на сердце возникает относительная коронарная недостаточность, локальная гипоксия сердца и вторичная общая циркуляторная гипоксия. При чрезмерной мышечной работе наряду с гипоксией самих скелетных мышц возникают конкурентные отношения в рас- пределении кровотока, приводящие к ишемии других тканей и развитию распространен- ной гипоксии. Субстратный тип гипоксии. В абсолютном большинстве случаев эта гипоксия связана с недостаточным транспортом или нарушением утилизации глюкозы. В нормальных усло- виях запас субстратов в организме достаточно велик и намного превосходит резервы О 2 Однако в некоторых случаях при нормальной доставке О 2 , нормальном состоянии мем- бран и ферментных систем возникает первичный дефицит субстратов, приводящий к на- рушению работы всех взаимосвязанных звеньев биологического окисления. Практически в большинстве случаев такая гипоксия связана с дефицитом в тканях глюко- зы. Так, прекращение поступления глюкозы в головной мозг уже через 5-8 минут ведет к гибели наиболее чувствительных нервных клеток. Углеводное голодание и гипоксия инсу- линзависимых тканей возникают при некоторых формах сахарного диабета и других рас- стройствах углеводного обмена. Подобная форма гипоксии может развиться и при дефи- ците некоторых других субстратов (жирных кислот, в миокарде, при общем тяжелом голо- дании). Смешанный тип гипоксии наблюдается наиболее часто и представляет собой сочетание двух или более основных типов гипоксий. В некоторых случаях гипоксический фактор сам по себе влияет на несколько звеньев систем транспорта О 2 и его утилизации. Например, СО, активно вступая в связь с двухвалентным Fe гемоглобина, в повышенных концентра- циях оказывает также непосредственное токсическое воздействие на клетку, ингибируя цитохромоксидазную систему. Нитриты наряду с образованием метгемоглобина могут вы- ступать в качестве разобщающих агентов. Часто наблюдается смешанная гипоксия, механизм которой заключается в том, что пер- вично возникающее гипоксическое состояние любого типа, достигнув определенной сте- пени, неизбежно вызывает нарушение функции различных органов и систем, участвую- щих в обеспечении доставки О 2 и его утилизации. Так при тяжелой гипоксии, вызванной недостаточностью внешнего дыхания, страдает функция вазомоторных центров, прово- дящей системы сердца, уменьшается сократительная функция миокарда, нарушается проницаемость сосудистых стенок, синтез дыхательных ферментов, происходит дезор- ганизация мембранных структур клеток. Это приводит к возникновению или более пра- вильно присоединению к гипоксическому типу гипоксии циркуляторной и тканевой. Прак- тически любое тяжелое гипоксическое состояние носит смешанный характер (напр. все виды шока). ПРИСПОСОБИТЕЛЬНЫЕ И КОМПЕНСАТОРНЫЕ РЕАКЦИИ ПРИ ГИПОКСИИ. При воздействии факторов, вызывающих гипоксию, первые изменения в организме свя- заны с включением реакций, направленных на сохранение гомеостаза. Эти реакции фор- мируют клинические признаки гипоксии. Если приспособительные реакции оказываются недостаточными, в организме начинаются функциональные нарушения. При выраженной степени гипоксии происходят структурные изменения. Различают реакции, направленные на приспособление к острой кратковременной гипоксии (защитно-приспособительные, срочные) и реакции, обеспечивающие устойчивое приспо- собление к менее выраженной, но длительной или повторяющейся гипоксии (компенса- торно-приспособительные, долгосрочные). На всех этапах транспорта и утилизации О 2 в организме включаются как защитно-приспособительные так и формируются компенса- торно-приспособительные реакции. Защитно-приспособительные реакции (срочные) включаются сразу в ответ на кратковре- менную гипоксию. Осуществляются посредством имеющихся в организме физиологических механизмов и обычно возникают немедленно или вскоре после начала действия гипоксиче- ского фактора. Выключаются вскоре после прекращения действия гипоксии. Компенсаторно-приспособительные реакции (долгосрочные) формируются постепенно при длительных или повторяющихся гипоксических воздействиях. Для адаптации к долго- временной гипоксии в организме нет готовых механизмов, а имеются лишь генетически детерминированные предпосылки, обеспечивающие постепенное формирование меха- низмов приспособления. Формируется системный структурный след в органах и тка- нях которые участвуют в транспорте кислорода: дыхательной системе, системе крови, сердечно-сосудистой, а также тканевым системам утилизации О 2 . При этом происходит повышение реактивности и резистентности организма к гипоксии. Вместе с тем по механизмам перекрестной резистентности эти процессы протекают и в других системах организма. На основе формирования долгосрочных компенсаторно- при- способительных реакций основано лечебно-профилактическое использование дозирован- ных гипоксических тренировок. Реакции дыхательной системы на гипоксию выражаются в увеличении альвеолярной вентиляции за счет углубления и учащения дыхания, мобилизации (включении в газооб- мен) не функционирующих альвеол, увеличении жизненной емкости легких. (Рис.2. Нажми- те для просмотра ). Реакции системы крови на гипоксию проявляются повышением кислородной емкости за счет выхода эритроцитов из депо и активации эритропоэза. Изменяются свойства гемоглобина. (Рис.3 Нажмите для просмотра) Реакции системы кровообращения выражаются в учащении сердечных сокращений, увели- чении ударного и минутного объема крови, скорости кровотока и перераспределением крови, для адекватного кровоснабжения жизненно важных органов, росте новых капилляров. (Рис.4 Нажмите для просмотра ). В тканях увеличивается содержание миоглобина, обладающего способностью связывать О 2 в среде с низким его содержанием. Образующийся оксигемоглобин служит резервом О 2 В тканях активируется анаэробный гликолиз, наблюдается рост митохондрий, активируют- ся и синтезируются дыхательные ферменты. |