Лекция 5 гипоксия

3

Подготовила преподаватель Н.Э.Малле

Лекция 5

Гипоксия – это патологический процесс, вызванный недостатком поступления его в клетки или нарушения его использования при биологическом окислении веществ в клетке (тканевого дыхания). Поскольку аэробное окисление органических веществ в клетке является очень выгодным источником энергии по сравнению с анаэробным (1 молекула глюкозы дает соответственно 38 и 2 молекулы ATP), при гипоксии клетка испытывает острый недостаток энергии по причине дефицита ATP.

Различают экзогенную и эндогенную гипоксию. Экзогенная вызвана недостаточным содержанием кислорода или падением парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. Это так называемый гипоксический тип гипоксии. Возникает на больших высотах, т.к. с падением атмосферного давления падает парциальное давление каждого газа газовой смеси, в т.ч. кислорода. При нормальном атмосферном давлении парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе и соответствующее ему напряжение кислорода в крови составляет 104 мм.рт.ст., явления гипоксии возникают при падении его до 50 мм.рт.ст. Это происходит на высоте около 3,5 км, в таком случае гипервентиляция, возникающая рефлекторно, не может обеспечить достаточное насыщение крови кислородом. В условиях стационара гипоксическая экзогенная гипоксия может иметь ятрогенные причины, например при ошибках подачи газовой смеси пациентам на аппарате искусственной вентиляции легких.

Эндогенная гипоксия возникает вследствие нарушений транспорта кислорода и обмена веществ при его нормальном содержании во вдыхаемом воздухе. Различают ее виды: респираторная, гемическая, циркуляторная, тканевая.

Респираторная гипоксия возникает при падении насыщения артериальной крови кислородом вследствие нарушений внешнего дыхания. Ее причинами могут быть: гиповентиляция (уменьшение скорости воздухообмена в легочных альвеолах), нарушения диффузии кислорода через аэрогематический барьер, изменения микроциркуляции в легочных ацинусах, патологическое артериовенозное шунтирование крови в анастомозах легких.

Циркуляторная гипоския возникает вследствие несоответствия перфузии кровью тканей их метаболическим потребностям. Может развиваться при увеличении потребности тканей в кислороде (повышенной функциональной нагрузке, например, интенсивной мышечной работе и т.п.), снижении минутного объема крови (нарушения центрального кровообращения), уменьшении или прекращении кровотока в микроциркуляторном русле (нарушения периферического кровообращения).

Гемическая (кровяная) гипоксия возникает при нарушении дыхательной функции крови, в результате чего уменьшается ее кислородная емкость, т.е. количество кислорода, транспортируемое тканям в 1 мл крови. Это может произойти вследствие уменьшения количества эритроцитов в 1 мл крови, уменьшения количества гемоглобина в 1 мл крови. Такую гипоксию называют анемической. Кроме того, возможно нарушение сродства гемоглобина к кислороду. При уменьшении сродства (например, окислении железа гема до степени 3+, т.е. метгемоглобинемии, связывании его конкурирующими соединениями, например, угарным газом, т.е. при карбоксигемоглобинемии, нарушениях структуры молекулы гемоглобина – около 20 врожденных гемоглобинопатий) кислород медленнее образует ковалентную связь с гемоглобином, насыщение крови уменьшается. При повышении сродства гемоглобина к кислороду наоборот, он хуже диссоциирует в тканях, медленнее отдает им кислород.

Под тканевой гипоксией понимают уменьшение способности клеток к аэробному дыханию, т.е. способности утилизировать кислород. Различают первичную и вторичную тканевую гипоксию. Первичная возникает вследствие угнетения активности дыхательных ферментов клетки, которые осуществляют реакции аэробного окисления. Вторичная – при необратимом повреждении ферментов и клеточных структур, ответственных за клеточное дыхание (мембраны митохондрий). Причинами тканевой гипоксии могут быть: ишемия, стаз, сопровождающиеся накоплением промежуточных продуктов обмена, которые не выводятся из клеток и стимулируют переключение клетки на анаэробные энергетические пути; гипотермия и гипертермия, дыхательные яды, блокирующие дыхательные ферменты, например цианиды, проникающая радиация, микробные токсины и т.д.

При нарастании гипоксии сначала растет извлечение тканями кислорода из крови, т.к. падает напряжение кислорода в тканевой жидкости. В норме оно составляет 40 мм.рт.ст., а при 30 мм.рт.ст. клетка переключается на анаэробный путь окисления глюкозы. Он заканчивается образованием молочной кислоты, которая накапливается в тканях и способствует развитию метаболического ацидоза. Как известно, pH тканей – это жесткая физиологическая константа, т.к. от этого параметра сильно зависит течение биохимических реакций. Если мощности буферных систем не хватает для нейтрализации избытка кислоты, то гибель клеток и тканей от ацидоза наступает быстрее, чем от недостатка энергии вследствие недостаточности аэробного дыхания.

Среди компенсаторных механизмов, направленных на ликвидацию острой системной гипоксии, первым по значимости является увеличение минутного объема крови. Возрастание МОК в 3-4 раза во столько же раз усиливает интенсивность газообмена в легких и на периферии. Также быстро развивается увеличение минутного объема дыхания вследствие гипервентиляции, что повышает скорость смены альвеолярного воздуха при увеличении частоты дыхания и задействует физиологические резервные объемы при увеличении глубины дыхания.

От гипоксии следует отличать асфиксию, или асфиктический синдром. Он возникает при острой недостаточности внешнего дыхания: сдавлении грудной клетки, сдавлении или закупорке дыхательных путей инородными телами, секретом, экссудатом, и т.п, выключении легких из дыхания при двустороннем пневмотораксе, параличе и спазме дыхательной мускулатуры и т.д. Характеризуется тяжелой респираторной гипоксией, гипоксемией (острым недостатком кислорода в крови), гиперкапнией (избытком углекислого газа в крови). Гиперкапния возбуждает центральные и периферические хеморецепторы, повышая возбудимость дыхательного центра. Активация дыхательного центра повышает возбудимость спинальных центров, ответственных за моторику дыхательных мышц. В дыхательный акт включаются вспомогательные дыхательные мышцы. В начале асфиксии преобладает инспираторная одышка, при дыхании через суженные воздухоносные пути возникает перерастяжение альвеол. Оно рефлекторно сменяется экспираторной одышкой и сдавлением альвеол, что приводит к возбуждению блуждающих нервов, тормозящих дыхательный центр вплоть до полной остановки дыхания. Возникает претерминальное апноэ (остановка дыхания). В этот период резко усугубляется гипоксия. При падении насыщения крови кислородом ниже уровня метаболической потребности ЦНС начинается поэтапное угнетение ее функций. Сначала выключается из работы кора конечного мозга, затем подкорковые структуры. При угнетении деятельности моста из-под тормозного влияния кратковременно высвобождается дыхательный центр продолговатого мозга. Это приводит к появлению и постепенному нарастанию глубины дыхательных движений на фоне гиперкапнии. Возникает агональное дыхание Чейна-Стокса: после 2-4 глубоких дыхательных движений наступает пауза, т.к. усугубляется гипоксия дыхательного центра и снижается его возбудимость. Через некоторое время концентрация углекислого газа в крови достигает пороговой величины и стимулирует центральные рецепторы, в ответ возникает новая серия дыхательных движений и т.д. Со временем паузы увеличиваются, а дыхательные движения ослабляются. Полное угнетение дыхательного центра заканчивается терминальным апноэ.