12. Гипоксия

Гипоксия, или кислородное голодание, — типовой патологический процесс, развивающийся в результате недостаточного снабжения тканей кислородом или нарушения использования его тканями.

Гипоксия – самый распространенный типовой патологический процесс, встречается часто в клинической практике и является патогенетической основой и существенным компонентом большинства заболеваний. В зависимости от этиологии и механизмов развития различают следующие основные типы гипоксии: гипоксическую (экзогенную), дыхательную, гемическую, циркуляторную, тканевую, субстратную, смешанную.

Гипоксическая, или экзогенная, гипоксия развивается при снижении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе.

Может быть нормобарической и гипобарической. Нормобарическая развивается при нормальном атмосферном барометрическом давлении, но сниженном парциальном давлении кислорода во вдыхаемом воздухе. Развивается в плохо проветриваемом, замкнутом помещении, при работе в шахтах, в подводных лодках.

Гипобарическая гипоксия развивается при общем снижении барометрического давления и наблюдается при подъеме в горы, разгерметизации летательных аппаратов. Наиболее типичным примером гипоксической гипобарической гипоксии может служить горная болезнь. Ее проявления находятся в зависимости от высоты подъема. В эксперименте гипоксическая гипоксия моделируется при помощи барокамеры, а также с использованием дыхательных смесей, бедных кислородом. Ведущими патогенетическими механизмами горной болезни являются понижение не только парциального давления кислорода, но и углекислого газа в результате гипервентиляции легких, а также развитие тканевой гипоксии в связи с нарушением утилизации кислорода тканями.

Дыхательная, или респираторная, гипоксия возникает в результате нарушения внешнего дыхания, в частности легочной вентиляции, кровоснабжения легких, вентиляционно-перфузионных отношений, избыточного шунтирования венозной крови. Патогенетической основой респираторной гипоксии является артериальная гипоксемия, сочетающаяся с киперкапнией.

Кровяная, или гемическая, гипоксия возникает в связи с нарушениями эффективной кислородной емкости крови. Подразделяется на

•анемическую, в результате снижения количества гемоглобина при анемиях;

•гипоксию вследствие инактивации гемоглобина, при нарушении способности гемоглобина связывать, транспортировать и отдавать тканям кислород.

Качественные изменения гемоглобина, сопровождающиеся нарушением его кислородотранспортных функции, наблюдаются при отравлении угарным газом (СО) или метгемоглобинобразователями (нитраты, нитриты, окислы азота, некоторые инфекционные токсины). Сродство гемоглобина к СО в 300 раз выше, чем к кислороду, что обусловливает высокую ядовитость угарного газа: отравление наступает при ничтожных концентрациях СО в воздухе. При этом инактивируются не только гемоглобин, но и железосодержащие дыхательные ферменты. При отрав­лении нитратами, анилином образуется метгемоглобин, в котором трехвалентное железо не присоединяет кислород.

Для гемической гипоксии характерно сочетание нормального парциального давления кислорода в артериальной кровив сочетании с пониженным объемным содержанием кислорода. РО2 и содержание кислорода в венозной крови понижены.

Циркуляторная гипоксия развивается при местных и общих нарушениях кровообращения, приводящих к недостаточному кровоснабжению тканей. Уменьшение объемной скорости кровотока в микрокапиллярном русле может быть связано с системными (кровопотеря, сердечная недостаточность, шок, коллапс) или местными нарушениями (ишемия, венозная гиперемия, избыточное артериоло-венулярное шунтирование крови, связанное со спазмом прекапиллярных сфинктеров).

Выделяют циркуляторную гипоксию ишемическую и застойную.

Если нарушения гемодинамики развиваются в сосудах большого круга кровообращения, насыщение крови кислородом в легких может быть нормальным, но страдает доставка его тканям. При нарушениях гемодинамики в системе малого круга страдает оксигенация артериальной крови.

Циркуляторная гипоксия может быть вызвана не только абсолютной, но и относительной недостаточностью кровообращения, когда потребность тканей в кислороде превышает его доставку. Такое состояние может возникнуть, например, в сердечной мышце при эмоциональных напряжениях, сопровождающихся выделением адреналина, действие которого повышает потребность миокарда в кислороде.

Для циркуляторной гипоксии характерно повышение артериовенозной разницы по кислороду за счет снижения содержания кислорода в венозной крови.

Тканевая гипоксия возникает в результате нарушения в системе утилизации кислорода, при нормальном поступлении его в клетки. При этом виде гипоксии страдает биологическое окисление. Причинами тканевой гипоксии являются снижение количества или активности дыхательных ферментов, разобщение окисления и фосфорилирования.

Классическим примером тканевой гипоксии, при которой происходит инактивация дыхательных ферментов, в частности цитохромоксидазы — конечного фермента дыхательной цепи, является отравление цианидами. Снижение синтеза дыхательных ферментов бывает при авитаминозах (рибофлавин и никотиновая кислота — первый является кофактором флавиновых ферментов, вторая входит в состав НАД-зависимых дегидрогеназ).

При разобщении окисления и фосфорилирования снижается эффективность биологического окисления, ресинтез макроергических соединений.

В возникновении тканевой гипоксии может иметь значение активация перекисного свободнорадикального окисления, при котором органические вещества подвергаются неферментативному окислению молекулярным кислородом. Перекисное окисление липидов (ПОЛ) вызывает дестабилизацию мембран митохондрий и лизосом. Активация свободнорадикального окисления, а, следовательно, и тканевая гипоксия, наблюдаются при действии ионизирующей радиации, гипероксии, а также при дефиците естественных антиоксидантов, которые участвуют в восстановлении свободных радикалов или в элиминации перекиси водорода. Таковыми являются токоферолы, рутин, убихинон, аскорбиновая кислота, глутатион, серотонин, каталаза, холестерин и некоторые стероидные гормоны.

Субстратная гипоксия связана с нарушением доставки и утилизации основных субстратов биологического окисления при нормальной доставке кислорода. В норме запас субстратов достаточно велик, однако, может возникать первичный дефицит субстратов, приводящий к нарушению работы всех звеньев биологического окисления, например, при недостаточном поступлении в клетки глюкозы, при дефиците жирных кислот, тяжелом общем голодании.

Перечисленные выше отдельные виды кислородного голодания встречаются редко, чаще наблюдаются различные их комбинации. Например, хроническая гипоксия любого генеза обычно осложняется поражением дыхательных ферментов и присоединением кислородной недостаточности тканевого характера. Это дало основание выделить седьмой вид гипоксии — смешанную гипоксию.

Выделяют еще гипоксию нагрузки, которая развивается на фоне достаточного или даже повышенного снабжения тканей кислородом. Однако повышенное функционирование органа и значительно возросшая потребность в кислороде могут привести к неадекватному кислородному снабжению и развитию метаболических нарушений, характерных для истинной кислородной недостаточности. Примером могут служить чрезмерные нагрузки в спорте, интенсивная мышечная работа. Этот вид гипоксии является пусковым ме­ханизмом развития утомления.

По скорости развития гипоксия может быть острой и хронической.