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 механизмовсо 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 типкислородного 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 рО₂артериальной 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 рО₂в 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 рО₂в артериальной крови наблюдается увеличение диссоциации HbО₂(в результате нарастания времени контакта HbO₂с клеточно-тканевыми структурами, и повышения утилизации последними кислорода). В итоге увеличивается артерио-венозная разница по кислороду и снижается рО₂в 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 гипоксиивозникает 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:

0. острая или хроническая кровопотеря (вызываемая повреждением стенок различных кровеносных сосудов);

1. разрушение эритроцитов крови (возникающее под влиянием температурных, токсических, осмотических, гемолитических повреждающих агентов);

2. деструкция или инактивация гемоглобина под действием различных патогенных факторов (обычно при контакте с различными активными токсическими химическими веществами и соединениями);

3. угнетение эритропоэза (обусловленное действием гемопоэтических ядов, повреждением, вплоть до разрушения красного кровяного ростка, дефицитом субстратов, витаминов, особенно витамина В₁₂, В₆, В₁, фолиевой и аскорбиновой кислот, а также недостатком эритропоэтинов и избытком эритрогенинов).

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 NO_3. 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:

• напряжения кислорода в тканях;

• активности дыхательных ферментов;

• антиокислительных процессов в тканях;

• синтеза макроэргических соединений;

• функциональной активности клеточно-тканевых структур.

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.