7. Нарушения обмена веществ, структуры и функции клеток, физиологических функций организма при острой и хронической гипоксии. Обратимость гипоксических состояний.

Схема «Нарушения обмена веществ в клетке при гипоксии»:

Гипоксия ® анаэробный гликолиз ® МК (молочная кислота) ® ацидоз ® подавление гликолиза ® нарушение работы К⁺/Na⁺- насоса ® вход в клетку Na⁺ ® внутриклеточный отек ® некроз

Гипоксия ® ацидоз + Са²⁺ ® активация лизосомальных ферментов ® усиление липолиза и протеолиза ® усиление ПОЛ (перекисное окисление липидов) ® повреждение мембран

Нарушение обмена веществ и физиологических функций при гипоксии

Нарушения обмена веществ и физиологических функций, вызванные дефицитом кислородоснабжения, прогрессируют при недостаточности или истощении компенсаторно-приспособительных реакций. Первоначально метаболические нарушения проявляются в уменьшении синтеза макроэргических соединений и изменениях углеводного обмена. Активируются гликолиз, гликогенолиз, увеличивается продукция пирувата и лактата; кислотно-основное состояние смещается в сторону ацидоза.

Недостаточность окислительных процессов влечет за собой нарушение липидного, белкового, электролитного обмена. При нарушении метаболизма липидов накапливаются промежуточные продукты обмена: ацетон, ацетоуксусная и (З-оксимасляная кислоты, возрастает перекисное окисление липидов. Накапливаются также промежуточные продукты белкового обмена, устанавливается отрицательный азотистый баланс. Синтетические процессы снижены, при дальнейшем нарастании тяжести гипоксии первичная активация гликолиза сменяется его угнетением; усиливаются процессы деструкции и распада тканей.

Клеточные нарушения при гипоксии обусловлены описанными выше изменениями метаболизма.

Первичный механизм нарушения клеточных функций при гипоксии связан с нарушением баланса ионов кальция в клетках.

Недостаток АТФ в клетке немедленно сказывается на важнейших и весьма энергоемких процессах ионного обмена. Снижается активность Са²⁺-АТФазы, нарушается активность электрогенного 3Na⁺/2К ⁺ насоса.

Деполяризация клеточной мембраны ведет к открытию потенциал-зависимых натриевых и кальциевых каналов и увеличению притока ионов натрия и кальция в клетку.

Внутриклеточный ацидоз вызывает активацию blа⁺/Н⁺ ионообменного механизма, что также способствует накоплению ионов натрия в клетке. Увеличение концентрации натрия в примембранном слое ведет к угнетению, а затем к инверсии работы 3Na⁺/Са²⁺ ионообменного механизма, следовательно, уменьшается отток Са²⁺ из клетки в обмен на входящие Na⁺. Также происходит снижение электрического потенциала мембраны митохондрий, что влечет за собой уменьшение, а затем и потерю способности митохондрий аккумулировать внутриклеточный кальций.

Повышение концентрации ионов кальция в клетке вызывает активацию протеаз и фосфолипаз, что приводит к гидролизу фосфолипидов мембраны, нарушению их структуры и функции. В результате становятся более выраженными нарушения кальциевого обмена, ускоряются процессы накопления кальция в клетке. Образование такого порочного круга в итоге вызывает серьезные функциональные нарушения, а затем и гибель клетки. В дополнение к этому накопление Na⁺ и Са ²⁺ в клетке увеличивает осмолярность цитоплазмы, что влечет за собой приток воды в клетку и формирование гипоксического отека тканей.

При гипоксии в различных тканях выявлено увеличение продукции оксида азота. Умеренная активация эндотелиальной и нейрональной NO-синтазы, видимо, имеет адаптивное значение: умеренная активация продукции NO сопровождается расширением прекапиллярных сосудов, снижением адгезии и агрегацией тромбоцитов, активацией синтеза стресс-белков, защищающих клетку от повреждений. Однако гиперпродукция оксида азота оказывает повреждающее действие, особенно на нервные клетки. К тому же гипоксия нервной ткани увеличивает секрецию глутамата, который оказывает не только возбуждающее медиаторное, но и цитотоксическое действие, вызывая гибель нейронов.

Чувствительность различных тканей к недостатку кислорода неодинакова: в первую очередь при гипоксии страдает нервная система. Первоначальное эмоциональное и двигательное возбуждение (состояние эйфории) при длительной и глубокой гипоксии сменяется генерализованным торможением, адинамией; возникают грубые нарушения высшей нервной деятельности вплоть до потери сознания.