Приспособительные реакции при гипоксии

На возникновение гипоксии организм реагирует включением комплекса защитных и приспособительных реакций, с помощью которых осуществляется адаптация к патогенному воздействию. Существуют механизмы экстренной и долговременной адаптации к гипоксическому состоянию.

Экстренная адаптация организма к гипоксии развивается при остром развитии. Увеличивается альвеолярная вентиляция за счёт углубления и учащения дыхательных экскурсий и мобилизации резервных альвеол, в результате чего минутный объём дыхания возрастает. Увеличение альвеолярной вентиляции сопровождается усилением лёгочного кровообращения, повышением перфузионного давления в лёгочных капиллярах и возрастанием проницаемости альвеолярно-капиллярных мембран для газов. Приспособительные реакции кровообращения на острую гипоксию направлены на восполнение дефицита кислорода и субстратов биологического окисления путём увеличением частоты и силы сердечных сокращений, при этом возрастает ударный и минутный объёмы сердца. Увеличивается масса циркулирующей крови за счёт опорожнения кровяных депо, возрастает скорость кровотока, повышается системное артериальное давление и возникают перераспределительные реакции, обеспечивающие преимущественное кровоснабжение головного мозга и сердца посредством расширения в них артериол и капилляров. При глубокой гипоксии сердце и дыхательный центр могут в значительной степени освободиться от внешней регуляции и перейти на автономную деятельность. Такая функциональная изоляция может рассматриваться как экстремальная форма адаптации в условиях критического энергодефицита.

Система крови реагирует на острую гипоксию повышением кислородной ёмкости за счёт усиленного поступления эритроцитов из костного мозга, а также увеличения насыщения гемоглобина кислородом в лёгких и интенсификацией диссоциации оксигемоглобина в тканях. Экстренной адаптации служит также ограничение функциональной активности органов и тканей, не участвующих в транспорте кислорода, увеличение сопряжённости окисления и фосфорилирования, повышение активности ферментов дыхательной цепи и усиление анаэробного синтеза АТФ. Хотя гликолиз имеет по сравнению с тканевым дыханием несравненно меньшую эффективность, однако в условиях гипоксии даже умеренный вклад в общий энергетический баланс имеет определённое значение. Усиление поступления в клетку кислорода и субстратов окисления достигается благодаря активации симпато-адреналовой и гипофиз-надпочечниковой систем.

Долговременная адаптация организма к гипоксии заключается в появлении реакций, повышающих его устойчивость к длительному или повторяющемуся кислородному голоданию. Адаптированный организм способен сохранять нормальную жизнедеятельность при гипоксии такой интенсивности, которая у неадаптированного человека вызывает тяжёлые нарушения и гибель. Главным механизмом долговременной адаптации является увеличение массы структур, обеспечивающих срочные приспособительные реакции. Увеличивается ёмкость грудной клетки и мощность дыхательной мускулатуры, что сопровождается повышением дыхательного объёма. В лёгких возрастает количество альвеол и общая дыхательная поверхность, увеличивается капиллярное русло и возрастает диффузионная способность альвеолярно-капиллярных мембран. Хроническая гипоксия способствует развитию гипертрофии миокарда за счёт увеличения в кардиомиоцитах количества митохондрий, объёма ядра, количества миофиламентов в миофибриллах, усиления мощности Са²⁺-насоса. Всё это повышает сократительную активность сердца, увеличивается сила и скорость сердечных сокращений. Во всех тканях увеличивается количество функционирующих капилляров, возрастает ёмкость тканевого русла, значительно увеличивается число капилляров на единицу тканевой массы. Это создаёт оптимальные условия для усиленной экстракции кислорода из крови. Основой долговременной адаптации организма к гипоксии в системе крови является повышение кислородной ёмкости крови вследствие усиления эритропоэза. При сформировавшейся долговременной адаптации к гипоксии снижается основной обмен и уменьшается потребность организма в кислороде при экономном и эффективном его использовании в тканях. Это происходит благодаря увеличению сродства конечного фермента цепи переноса электронов цитохромоксидазы к кислороду, возрастанию числа митохондрий и их крист.

ЗНАЧЕНИЕ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ В ПАТОЛОГИИ

Факторы среды обитания в значительной мере определяют состояние здоровья человека, что особенно актуально в XXI в., когда потребительский подход к природным ресурсам привёл к созданию экологически опасных зон, изменению уровня рождаемости, смертности, продолжительности жизни. В современных условиях жизни особое значение приобретают факторы питания, окружающей среды, химические, физические и другие.

ФАКТОРЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Факторы окружающей среды включают в себя экологические, вытекающие из взаимодействия человека с окружающей природой, и производственные.

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ФАКТОРЫ

Среди факторов внешней среды возрастает доля вредностей, являющихся продуктами деятельности самого человека, среди которых основную роль играют промышленные отходы, являющиеся причиной 20% заболеваний системы органов дыхания и 9% патологии системы кровообращения. Примерно 40% городского населения проживает в экологически опасных зонах. В городах преобладает загрязнение тяжёлыми металлами и оксидом углерода, а в сельской местности — пестицидами, гербицидами. Ведущую роль в загрязнении городов играют бензпирен, свинец, ртуть, хром и никель. Загрязнения промышленными отходами в зависимости от их выбросов определяют структуру заболеваемости отдельных регионов страны.

Тяжёлые металлы накапливаются в организме, они обладают мутагенным, тератогенным, канцерогенным, гонадотоксическим и эмбриотоксическим действием. Депонируясь в тканях эмбриона, металлы способствуют появлению неполноценного потомства.

Органические соединения выбрасывают в воздух нефтеперерабатывающие и химические предприятия. В структуре отходов наибольшую долю составляет сернистый ангидрид (продукт сгорания каменного угля), твёрдые вещества (пыль), оксид углерода, оксид азота.

Около 5–10% химических соединений, используемых человеком в хозяйственной деятельности, являются мутагенами и способны вызывать нарушения в генетическом аппарате. Нарушения в половых клетках приводят к гибели эмбрионов, бесплодию, рождению детей с наследственными дефектами. Цитогенетические исследования спонтанных абортов показывают, что в среднем каждый второй дефект связан с мутацией в половых клетках родителей или оплодотворённой яйцеклетки на ранних стадиях её развития. Причём в 95% случаев это вновь возникшие геномные мутации. Чем выше частота хромосомных аномалий у эмбриона, тем раньше происходит прерывание беременности, достигая 70% на сроке беременности до 8 нед. С загрязнением среды обитания промышленными отходами связано снижение репродуктивной функции населения, причём не только женщин, но и мужчин. В результате снижается количество детей в семьях, где женщины и мужчины заняты на вредном производстве. В жилых массивах, расположенных вблизи предприятий газодобывающей промышленности, органического синтеза, нефтехимии у детей чаще возникают болезни органов дыхания, и растёт заболеваемость других органов и систем. Изменение показателей здоровья регистрируется на значительном расстоянии от источников загрязнения. Таким образом, оценка опасности мутагенов в окружающей среде является важнейшей задачей, которая стоит перед медицинскими работниками.

Гипокинезия (снижение двигательной активности) и гиподинамия (снижение мышечной нагрузки) являются серьёзными патогенными факторами, причём в условиях производственной деятельности они часто сочетаются. Гиподинамия вызывает атрофию мышечной ткани, распад белка, снижение энергозатрат, нарушение газообмена, нарушение функции сердечно-сосудистой системы, снижение массы миокарда и снижение тонуса сосудов. Происходит изменение структуры костной ткани с вымыванием кальция и фосфора, снижается прочность костей. Нарушаются обратные связи мышц с вегетативными центрами головного мозга. Увеличивается активность системы гипофиз-надпочечники с последующим её истощением. Это ведёт к снижению адаптивных возможностей организма, предрасположенности к инфекциям.

Психо-эмоциональное напряжение является вторым по значению патогенным фактором современного производства. Эта вредность возникает в связи с необходимостью переработки человеком большого объёма информации в условиях дефицита времени. Адекватное напряжение мобилизует адаптационные процессы, но чрезмерные психо-эмоциональные напряжения, особенно длительные или часто повторяющиеся вызывают декомпенсацию механизмов адаптации и служат причиной неврозов и болезней адаптации (Г. Селье).

Особенность производственных факторов состоит в том, что они не вызывают сразу грубых изменений в организме, но действуя постепенно и в течение длительного времени, исподволь формируют ограничение функциональных возможностей организма, связанное со снижением защитно-приспособительных процессов. В результате развивается преморбидное состояние (состояние между здоровьем и болезнью), протекающее без выраженных проявлений патологии и характеризующееся изменением реактивности организма и устойчивости к нагрузкам. Однако позднее формируются профессиональные заболевания.

Преморбидные состояния возникают в результате изменения наиболее чувствительных механизмов управления деятельностью органов и физиологических систем, в первую очередь интегрирующих нервных связей, определяющих системность реагирования на производственные раздражители. Обнаружение наиболее уязвимых звеньев регуляции, лимитирующих функциональные возможности систем разного уровня важно для профилактики производственных заболеваний. В приспособлении человека играет роль перенапряжение не только доминирующих систем, ведущих к адаптации организма, но и не доминирующих, которые могут снижать свою функциональную активность и ограничивать резервные возможности организма.