Гипероксия: её роль в патологии. Гипербарическая оксигенация, патофизиологические механизмы.

Гипероксия (hyper – над, сверх, oxygenium – кислород) – повышенное парциальное давление кислорода (рО₂) в тканях организма. Гипероксемия (hyper – над, сверх, oxygenium – кислород, haima – кровь) – повышенное содержание кислорода в крови. Гипербарическая оксигенация – (греч. hyper – над, сверх, barys – тяжёлый) – насыщение организма кислородом под избыточным давлением. Гипербарическая кислородная терапия (оксигенобаротерапия) – метод лечения в барокамере, основанный на применении ГБО.

Существует несколько теорий влияния гипербарической оксигенизации на организм:

1. Механическая теория ГБО, согласно которой насыщении крови кислородом под высоким барометрическим давлением происходит механическое перераспределение крови в жизненноважные органы и ткани.

2. Физико-химическая теория ГБО - "теория сверхнасыщения" жидких сред организма кислорода и, следовательно, насыщение и тканей О₂

3. ГБО – как фармакологический агент, в которой рассматривается действие дотоксических и токсических доз кислорода на организм.

4. Адаптационно-метаболическая концепция ГБО, в которой ГБО₂ рассматривается как адаптогенный и патогенный фактор.

Адаптационная (защитно-приспособительная) стадия гипероксии как основа положительного клинического результата ГБО.

При воздействии ГБО на организм активируются следующие формы адаптации:

1. Защитно-приспособительная – мобилизующее действие ГБО.

2. Компенсаторная – заместительное действие ГБО

При этом развивается функциональная, метаболическая, структурная адаптация.

Механизмы адаптации в гипероксической среде.

Пусковые механизмы действия гипербарического кислорода на клетку является: а) прямое действие: включение кислорода в электронотранспортные цепи митохондрий и эндоплазматического ретикулума; б) опосредованное действие: через свободные радикалы биомолекул, сопряжённые метаболические пути; в) рефлекторное действие: через нейрорецепторы.

Выделяют следующие виды действия гипербарического кислорода на клетку (организм): а) специфическое действие – обеспечение функции редокс- и антиредокс систем; б) неспецифическое действие – мобилизация универсальных защитно-приспособительных процессов; в) Общие механизмы адаптации к гипероксии.

Адаптационно-функциональные механизмы действия гипербарической оксигенации при патологии (угрожающие и критические состояния организма):

1. Регуляторные нейрогуморальные механизмы:

- гипербарический кислород – неспецифический физико-химический раздражитель полирецепторных ассоциаций;

- адренореактивные структуры кровеносных сосудов как кислородные рецепторы;

- активность афферентных путей нейрогуморальных механизмов гипербарической оксигенации при шоке;

- активация афферентного звена кардиоваскулярного рефлекса;

- нормализация афферентной импульсации чревного нерва;

- активность центральных звеньев нейрогуморальных механизмов ГБО;

- регуляторные влияния ЦНС на защитно-приспособительные механизмы при патологических процессах (шок, расстройства мозгового кровообращения и др.);

- эфферентные механизмы регуляции в условиях ГБО;

- изменение функции нейро-эндокринной системы;

- реакции гипоталамо-гипофизарной системы на гипероксию;

- стимуляция биосинтеза нейрогормонов в супраоптическом и паравентрикулярном ядрах гипоталамуса;

- реакции симпато-адреналовой системы на гипероксию;

- усиление секреции катехоламинов.

2. Эффекторные механизмы:

- реакции функциональных систем и органов – лёгочного дыхания, кровообращения, крови, печени, почек и др.;

- восстановление функциональных характеристик нефронов при острой почечной недостаточности, острой сывороточной болезни.

Адаптационно-метаболические механизмы гипербарической оксигенации при патологии (шок, инфаркт миокарда, ишемия головного мозга, гепатиты):

1. Биоэнергетические механизмы ГБО: а) увеличение кислородной ёмкости дыхательной цепи митохондрий; б) феномен притяжения электронов на кислород; в) повышение напряжения кислорода в артериальной крови; г) предупреждение угнетения клеточного дыхания в мозге, сердце, печени; д) изменение динамики свободной энергии окислительно-восстановительных процессов; е) повышение активности переносчиков электронов (НАД-зависимых дегидрогеназ, ФАД-зависимых дегидрогеназ, гемопротеидов – ЦХО); ж) усиление окислительного фосфорилирования и выработки АТФ в клетках.

2. Дезинтоксикационные механизмы ГБО: а) активация реакций микросомального окисления биомолекул; б) ингибирование свободнорадикальных реакций окисления; в) активация антиоксидантной системы; г) уменьшение избыточного накопления аммиака в мозге и др. органах; д) предупреждение развития ацидоза повреждения клеток.

Свободнорадикальные реакции и ГБО: 1) активация ферментов – супероксиддисмутазы (СОД), пероксидазы (глютатиопероксидазы), каталазы; 2) участие в антирадикальных реакциях альфа-токоферола, мочевины, аминокислот, аскорбиновой кислоты и др. антиоксидантов; 3) использование интермедиатов кислорода в реакциях гидроксилирования биомолекул (детоксикации и биосинтеза); 4) активация системы НАДФ.Н-цитохром Р-450 + О₂ = детоксикация; 5) ингибирование свободнорадикальных реакций ПОЛ; 6) выведение из организма ксенобиотиков.

Детоксикация аммиака и ГБО: 1) устранение аммонийного эндотоксикоза; 2) предупреждение сдвигов соотношения в ЦНС медиаторов возбуждения и торможения глутамат/ГАМК.

Лактат-ацидоз и ГБО: 1) включение пирувата в процесс митохондриального окисления; 2) замедление скорости реакций анаэробного гликолиза; 3) активация аэробных фракций ЛДГ_1,2 и ингибирование анаэробных ЛДГ_4,5.

Биосинтетические механизмы ГБО: 1) предупреждение нарушений функций генома (ДНК-РНК-белок); 2) ингибирование повышенной активности ДНКазы и РНКазы; 3) активация синтеза рилизинг-гормонов в гипоталамусе; 4) увеличение выработки катехоламинов, кортикостероидов, ангиотензина, гепарина; 5) усиление синтеза антител в условиях антиоксидантной активности СОД; 6) ингибирование антителогенеза в условиях сниженной антиоксидантной активности СОД; 7) активация биосинтеза дыхательных и микросомальных ферментов.

Адаптационно-морфогенетические механизмы ГБО:

1. Ультраструктурные элементы саногенеза: 1) предупреждение развития фибрилляции; 2) восстановление содержания гликогена в сердце, печени; 3) предупреждение процесса белковой дистрофии гепатоцитов; 4) предупреждение прогрессирования жировой дистрофии гепатоцитов.

2. Субклеточные элементы саногенеза - предупреждение развития различных видов дистрофий во внутренних органах и эндокринных железах при патологии (различные виды шока).

3. Клеточные элементы саногенеза: 1) предупреждение развития некробиотических процессов в клетках; 2) интенсификация пролиферации, регенерации и репарации в тканях; 3) стимуляция эритропоэза при острых постгеморрагических состояниях.

Степени адаптации к ГБО:

1. Гипербиотическая – стимулирующее действие ГБО.

2. Нормобиотическая – корригирующее действие ГБО.

3. Гипобиотическая – ингибирующее действие ГБО.

Выделяют следующие осложнения ГБО:

1. Общетоксический синдром - гипероксическая гипоксия

2. Нейротоксический синдром - гипербарическая кислородная эпилепсия (П.Бер).

3. Пневмотоксический синдром - гипербарическая кислородная бронхопневмония (Л.Смит) и нейрогенная дистрофия лёгких.

Терминальная стадия гипероксии - шок, коллапс, клиническая смерть.