Патогенез.

В патогенезе гипоксии выделяют две стадии: компенсации и декомпенсации.

Компенсация обеспечивается благодаря включению компенсаторно-приспособительных реакций, обеспечивающих нормальное снабжение тканей кислородом вопреки нарушению доставки его. При истощении приспособительных механизмов развивается стадия декомпенсации или собственно кислородное голодание.

Компенсаторно-приспособительные реакции при гипоксии развиваются в системах транспорта и в системе утилизации кислорода. Кроме того, выделяют механизмы «борьбы за кислород» и механизмы приспособления к условиям пониженного тканевого дыхания.

Механизмы срочной адаптации к гипоксии:

▪Увеличение легочной вентиляции происходит в результате рефлекторного возбуждения дыхательного центра импульсами с хеморецепторов сосудистого русла, главным образом синокаротидной и аортальной зон, реагирующих на изменение химического состава крови и в первую очередь на накопление углекислоты (гиперкапния) и ионов водорода. Гипервентиляция является, компенсаторной реакцией организма, но имеет и отрицательные послед­ствия, поскольку осложняется выведением углекислоты, развитием гипокапнии и дыхательного (газового) алкалоза.

▪Усиление кровообращения, направленное на увеличение поставки кислорода тканям (гиперфункция сердца, увеличение скорости кровотока, раскрытие нефункционирующих капиллярных сосудов).

▪Централизация кровообращения, с целью перераспределения крови в сторону преимущественного кровоснабжения жизненно важных органов и поддержание оптимального кровотока в легких, сердце, головном мозге вследствие уменьшения кровоснабжения кожи, селезенки, мышц, кишок.

Перечисленные изменения кровообращения регулируются рефлекторными и гормональными механизмами, а также тканевыми продуктами измененного обмена, которые обладают сосудорасширяющим действием.

▪Повышение количества эритроцитов и гемоглобина, что увеличивает кислородную емкость крови. Выброс крови из депо может обеспе­чить экстренное, но непродолжительное приспособление к гипо­ксии. При более длительной гипоксии усиливается эритропоэз в ко­стном мозге, о чем свидетельствуют появление ретикулоцитов в крови, увеличение количества митозов в эритронормобластах и ги­перплазия костного мозга. Стимуляторами гемопоэза являются эритропоэтины почек, а также продукты распада эритроцитов, ко­торый имеет место при гипоксии.

▪Повышение содержания в крови фетального гемоглобина, который имеет более высокое сродство к кислороду.

Описанные выше приспособительные изменения развиваются в наиболее реак­тивных системах организма, ответственных за транспорт кислорода и его распределение. Однако аварийная гиперфункция внешнего дыхания и кровообращения не может обеспечить стойкого и дли­тельного приспособления к гипоксии, так как требует для своего осуществления повышенного потребления кислорода, сопровожда­ется повышением интенсивности функционирования структур (ИФС) и усилением распада белков. Аварийная гиперфункция требует со временем структурного и энергетического подкрепления, что обеспечивает не просто выживание, а возможность активной физической и умственной работы при длительной гипоксии.

Механизмы долговременной адаптации к гипоксии.

▪Увеличение массы дыхательных мышц, легочных альвеол, мио­карда, нейронов дыхательного центра;

▪Усиление кровоснабжения органов, ответственных за транспорт кислорода, за счет увеличения количества функционирующих ка­пиллярных сосудов и их гипертрофии (увеличения диаметра и длины);

▪Гиперплазия костного мозга, для пластического обеспечения гиперфункции системы крови;

▪Повышение проницаемос­ти легочно-капиллярных мембран, для улучшения диффузии кислорода из альвеолярного воздуха в кровь;

▪Увеличение содержания миоглобина, который представляет собой не только дополнительную кислородную емкость, но и обладает способностью стимулировать процесс диффузии О2 в клетку;

▪Усиление способности тканевых ферментов утили­зировать кислород, поддерживать достаточно высокий уровень окислительных процессов и осуществлять нормальный синтез АТФ вопреки гипоксемии;

▪Более эффективное использование энергии окислительных процессов;

▪Усиление процессов бескислородного освобождения энергии при помощи гликолиза, который активизируется продук­тами распада АТФ, а также вследствие ослабления ингибирующего влияния АТФ на ключевые ферменты гликолиза;

▪Качественные изменения ды­ательных ферментов, в результате чего повышается их сродство к кислороду.

▪Ускорение процесса окисления в митохондриях;

▪Увеличе­ние количества дыхательных ферментов и мощности системы митохондрий путем увеличения количества митохондрий.

▪Повышение устойчивости тканей к гипоксии, благодаря активизации гипоталамо-гипофизарной системы и коры надпочечни­ков. Глюкокортикоиды активизируют некоторые ферменты дыха­тельной цепи, стабилизируют мембраны лизосом.

Описанные процессы происходят главным образом в органах с наиболее интенсивной адаптационной гиперфункцией при гипоксии, т.е. ответственных за транспорт кислорода (легкие, сердце, дыхательные мышцы, эритробластический росток костного мозга), а также наиболее страдающих от недостатка кислорода (кора большого мозга, нейроны дыхательного центра).

В этих же органах увеличивается синтез структурных белков, приводящий к явлениям гиперплазии и гипертрофии. Таким образом, длительная гиперфункция систем транспорта и утилизации кислорода получает пластическое и энергетическое обеспечение (Ф.З.Меерсон). Эта фундаментальная перемена на клеточном уровне меняет характер адаптационного процесса при гипоксии. Расточительная гиперфункция внешнего дыхания, сердца и кроветворения стано­вится излишней. Развивается устойчивая и экономная адаптация.

Патологические нарушения при гипоксии. Нарушения, характерные для гипоксии, развиваются при недостаточности или исто­щении приспособительных механизмов.

гипоксия

нарушение углеводного обмена

ацидоз

накопление молочной кислоты

нарушение жирового обмена

накопление промежуточных продуктов (кетоновые тела)

кетоацидоз

нарушение синтеза фосфолипидов, фосфопротеидов

накопление аммиака

нарушение белкового обмена

↑ содержания внутриклеточного Са

↓ содержания внутриклеточного К,

нарушение активного транспорта ионов через мембраны

активизация СПОЛ

накопление свободных радикалов

повреждение мембран

повреждение лизосом, выход лизосомальных ферментов

повреждение митохондрий

повреждение ядра

гибель клетки

Схема 11. Патогенез повреждения клеток при гипоксии

В основе патогенеза повреждения органов и тканей при гипоксии лежит энергетическое голодание тканей.

Чувствительность различных тканей к недостатку кислорода неодинакова и находится в зависимости от следующих факторов:

1) интенсивности обмена веществ, т.е. потребности ткани в кислороде;

2) мощности ее гликолитической системы, т.е. способности вырабатывать энергию без участия кислорода;

3) запасов энергии в виде макроэргических соединений;

4) потенциальной возможности генетического аппарата обеспечивать пластическое закрепление гиперфункции.

Со всех этих точек зрения в самых неблагоприятных условиях находится нервная система.

Нарушения в органах и физиологических системах.

- Нервная система. Первый признак - эйфория, которая характеризуется эмоциональным и двигательным возбуждением, неадекватностью поведения в результате нарушения процессов внутреннего торможения.

При длительной гипоксии развивается торможение, нарушается рефлекторная деятельность, расстраивается регуляция дыхания и кровообращения. При тяжелом течении гипоксии развиваются судороги и потеря сознания.

- Сердечно - сосудистая система. Второе место после нервной системы по чувствительности к кислородному голоданию занимает сердечная мышца. Проводящая система сердца более устойчива, чем сократительные элементы. Нарушения возбудимости, проводимости и сократимости миокарда клинически проявляются тахикардией и аритмией. В результате снижения тонуса сосудов развивается гипотензия и общее нарушение кровообращения.

- Дыхательная система. Развивается нарушение легочной вентиляции, изменение ритма дыхания, застойные явления в легких. При этом альвеолярно-капиллярная мембрана утолщается, разрастается фиброзная ткань, ухудшается диффузия кислорода из альвеолярного воздуха в кровь.

- Пищеварительная система. Наблюдаются угнетение моторики, снижение секреции пищеварительных соков желудка, кишок и поджелудочной железы.

- Мочевыделительная система. Первоначальная полиурия сменяется нарушением фильтрационной способности почек.

В тяжелых случаях гипоксии снижается температура тела, что объясняется понижением обмена веществ и нарушением терморегуляции. В коре надпочечников первоначальные признаки активации сменяются истощением.