Тіндерде оттегінің пайдаланылмауынан дамитын гипоксия

Тотығу-тотықсыздану ферменттерінің жеткіліксіздігі олардың түзілуі бұзылыстарынан байқалады. Бұл ферменттер организмде түзілуі үшін витаминдер және нәруыздар мен микроэлементтер қажет. Өйткені көптеген витаминдер фермент түзілуіне қажетті коферменттер болады. Мәселен, рибофлавин флавиндік ферменттердің, никотин қышқылы НАД (никотинамиддинуклеотид)-тәуелді дегидрогеназалардың коферменттері болады. В₁-витамині (тиамин) глюкоза тотығуында тиаминпирофосфат түрінде кофермент болады. Содан оның тапшылығынан организмде глюкозаның тотығуы бұзылады. Сондықтан организмде витаминдердің жетіспеушілігі бұл ферменттердің түзілуін азайтады. Ауқаттық дистрофия кезінде көптеген витаминдердің және нәруыздардың тамақта аздығы тотығу-тотықсыздану ферменттерінің жеткіліксіз түзілуіне әкеледі.

Көптеген химиялық улы заттар және кейбір дәрі-дәрмектер (цианидтер, көміртегі тотығы, антибиотиктер ішімдіктер және кейбір наркоздық препараттар (эфир, уретан) тотығу-тотықсыздану ферменттерінің белсенді орталықтарын байланыстырып, олардың белсенділігін төмендетеді. Жас балалардың ішектерінде пайда болатын уыттар да бұл ферменттердің белсенділігін жиі бөгеп қалады.

Солармен бірге тіндерде оттегінің пайдаланылмауы:

● ағзаларда (мәселен, жүрек пен мыйда) ишемиядан кейін қанайналым қайта қалпына келуі кездерінде;

● клиникалық өлімнен тірілтілген организмнің дерттері кезінде – байқалады. Бұл кездерде организмде тотығу-тотықсыдану ферменттерінің белсенділігі әлі төмен болады. Сондықтан денеге қайталап түскен О₂-нің тіндермен толық пайдаланылмауынан оның бос радикалдары өндіріліп, липидтердің еркін радикалды тотығуын арттырып жібереді. Осындай жағдайды «оттегілік парадокс» деп атайды.

Осы жоғарыда келтірілген жағдайлардың барлығында тіндермен оттегінің пайдаланылуы болмайды немесе қатты азаяды. Пайдаланылмаған оттегі, бос радикалдарға айналып, ішкі ағза жасушаларының және жасуша ішілік құрылымдардың мембраналарын бүліндіреді, былайша айтқанда, гипероксиялық әсер етеді (төменнен қараңыз).

Тіндерде оттегінің пайдаланылмауынан дамитын гипоксияның бір түрі болып субстраттық гипоксия есептеледі. Бұл гипоксия мида тотығатын зат (глюкоза) жетіспеуінен дамиды. Бұл кезде оттегі жеткілікті болуына қарамай, ол, тотығатын зат болмауынан, жүйке тінімен пайдаланылмайды.

Тіндерде қоректік заттардың тотығуы мен фосфорлану үрдістерінің бір-біріне ұласпауынан дамитын гипоксия

Ағзалар мен тіндердің атқаратын қызметі жоғары деңгейде ұзақ болғанда, ауыр қол жұмысын ұзақ атқарғанда жасушаларда қоректік заттардың алмасуы қарқынды өтеді. Ауыр физикалық жүктемелер кездерінде энергия шығынының деңгейі қысқа мерзімде 8 есе ұлғаяды. Бұл кезде тотығу үрдісіне оттегіні пайдалану қатты көбейеді, энергия көптеп өндіріледі. Бірақ бұл энергия жасушалардың міндеттемелерін атқаруға пайдаланылатын кесек қуатты фосфорлық қоспаларға (АТФ, КрФ) айналып, жасушаларда жинақталмай, жылу түрінде тарап кетеді. Энергияның түзілуі ағзаның салыстырмалы тыныштық жағдайында (мәселен, миокардта диастолалық үзіліс кезінде) болады. Сондықтан ағзаның ұзақ ауыр қызмет атқарғанында АТФ қайта түзілуі бұзылады да, энергия тапшылықты жағдай (гипоэргоз) дамиды және ағзаның оттегіге деген мұқтаждығы артады. Қорыта келгенде бұл жағдайларда фосфорлану үрдістері тотығу үрдісінен кеміс қалады.. Бұл кездерде оттегінің салыстырмалы тапшылықтығы байқалады. Бұндай гипоксияны жүктемелік гипоксия дейді. Бұл кезде гиперкатехоламинемияның әсерінен артық жұмыс атқарып тұрған ағзалар мен мүшелердің оттегіге мұқтаждығы оларға оттегін жеткізетін жүйелердің мүмкіншіліктерінен артып кетуінен байқалады. Мәселен, тым ауыр қол жұмысын атқарғанда қаңқа бұлшықеттерінде гипоксия дамуы, кесек қуатты фосфорлық қоспалар жеткіліксіздігінен, олардың қажуын туындатады. Жүректің ұзақ икемделістік түрде артық қызмет атқаруынан (мәселен, ұзақ тахикардия кезінде) миокардтың оттегіге мұқтаждығы артып кетеді де, коронарлық қан тамырларымен жеткізілетін оттегінің салыстырмалы жеткіліксіздігі дамиды Тырыспа-селкілдек синдромы, бұлшықеттердің дірілі және дене қызымының көтерілуі, оттегіні пайдалануды қатты жоғарылатады да, отегіге мұқтаждықты арттырады. Қалқанша бездердің қызметі жоғарлауынан олардың гормондарының әсерлерінен биологиялық тотығу кезінде фосфорлану үрдісінің болмауынан АТФ түзілуі қатты шектеледі, оттегіге мұқтаждық көбейеді.

Тотығулық фосфорланудың бұзылыстары жасушалардың, әсіресе митохондрий, мембраналарының бүліністері кездерінде байқалады Бұл мембраналардың бұзылыстары олардың құрамына енетін фосфолипидтердің еркін радикалды асқын тотығып кетуіне байланысты дамиды. Май қышқылдарының гидроасқын тотықтары митохондрийлардың мембраналарын бүліндіріп, тотығатын заттың гиалоплазмаға шығып кетуіне әкеледі. Содан бұл зат, митохондрийлардың сыртында, гиалоплазмалық ферменттермен тотығады да, АТФ түзілуі азаяды. Бұндай жағдай, химиялық улы заттардың (ауыр металдардың, төртхлорлы көміртегінің, фосфор т.б.), иондағыш сәулелердің, әртүрлі ауыртпалық жағдайлардың, гипоксиядан кейінгі реоксигенацияның т.б. әсерлерінен байқалады.

Сайып келгенде тіндерде биологиялық тотығу мен фосфорлану үрдістерінің бір-біріне ұласпауы жасушалар мен митохондрий мембраналарының бүліністерінде байқалады. Ол өз алдына жоғарыда келтірілгендерден басқа мына жағдайларда болуы ықтимал:

● гиперкатехоламинемия мен гипертиреоз кездерінде;

● микроб уыттары (мәселен күл ауруы қоздырғышының уыты, стафилококктардың дақылы т.б.) әсер еткенде;

● кейбір химиялық заттар мен дәрі-дәрмектердің (α-динитрофенол, грамицидин т.б.антибиотиктер, дикумарин, пентахлорфенол) әсерлерінен; Содан жасушалардың ішінде кальций иондары мен бос май қышқылдары артық жиналып қалуы және онда ацидоз дамуы тотығулық фосфорланудың бұзылуын одан сайын үдетеді.

Тіндік гипоксия кезінде қанда оттегінің деңгейі қалыпты мөлшерде болады және артериялық қанның гемоглобині оттегіге 95-98%-ға дейін қанығады. Тіндерге жеткізілген оттегі пайдаланылмауынан көктамырлар қанында оның деңгейі көбейеді. Осыдан оттегінің мөлшері бойынша артериялық қан мен веналық қанның айырмашылығы қатты азаяды. Бұл тіндік гипоксияға тән құбылыс болып есептеледі. Оксигемоглобин тотықсызданбай веналық қанға өтуіне байланысты онда тотықсызданған гемоглобиннің мөлшері төмендейді. Сол себептен тіндік гипоксия кезінде дене мүшелерінің көгілдірленуі (цианоз) байқалмайды.

Сонымен бірге, тіндік гипоксияның екінші түрінде тотығу мен фосфорлану үрдістерінің бір-біріне ұласпауынан дамитын гипоксия кезінде оттегінің мөлшері бойынша артериялық қан мен веналық қанның айырмашылығы азаймауы да мүмкіндігіне назар аудара кету қажет. Өйткені бұл кезде тіндер оттегіні артериалық қаннан артық пайдаланады. Бірақ ол пайдаланылған О₂ АТФ түзілуіне әкелмейді де энергияның тапшылығы дамиды.

Көрсетілген екі жағдайда да метаболизмдік ацидоз дамиды.

Араласқан гипоксия. Жоғарыда келтірілген гипоксияның жекелеген түрлері бірігіп, бірімен-бірі араласып көрінеді. Мәселен, ауыр сілейме (шок) кезінде циркуляциялық гипоксияға, тыныстық, тіндік гипоксиялардың түрлері қосылады. Ауыр уланулар кездерінде гемдік және тіндік, циркуляциялық гипоксиялар бірігіп әсер етеді. Мәселен, адамға иіс тигенде, қанда карбоксигемоглобиннің деңгейі көтерілуінен гемдік гипоксия дамуымен қатар, тіндерде тотығу-тотықсыздану ферменттерінің белсенділігін төмендетіп, тіндік гипоксия, артынан жүректің қызметі әлсіреуінен циркуляциялық гипоксия дамуына әкеледі. Араласқан гипоксия, гипоксияның жекелеген түрлеріне қарағанда организмнің ауыр бүліністерін туындатады. Ауыр қол жұмысын атқарғанда, дене қызуы көтерілгенде, әртүрлі ауыртпалықтар (стресс) кездерінде, тиреотоксикоз, анемия т.с.с. аурулар кездерінде гипоксия ауыр өтеді.

Патогенезі. Гипоксия дамуын екі кезеңге бөлуге болады. Бастапқы кезеңінде организмнің икемделу-бейімделу тетіктері жұмылдырылып, ағзалар мен тіндердің оттегімен қамтамасыз етілуі белгілі деңгейде ұсталып тұрады. Қандағы оттегінің деңгейі белгілі мөлшерге дейін төмендегенше тіндерде тотығу-тотықсыздану үрдістері жүріп жатады. Сондықтан, тіндерде тотығу-тотықсыздану үрдістері әлі жүріп жататын оттегінің қандағы ең төмен деңгейін оттегінің қатерлі кернеуі дейді. Ол артериалық қанда с.б.б. 27-33 мм, веналық қанда - с.б.б. 19 мм-ге тең болады. Одан ары қарай оттегінің азаюы тіндік тыныстың толық бұзылуына әкеледі.

Гипоксияның жекеленген түрлеріне икемделу-бейімделу тетіктерінің мүмкіншіліктері де әртүрлі болады. Мәселен, тыныстық гипоксия тыныс алу жолдарының бітелуінен немесе тыныс алатын беттің шектелуінен, бітелістік-шектелістік (обструкциялық-рестрикциялық) гиповентиляциядан, болғанда оған икемделіп-бейімделу жолдарында қанда эритроциттердің көбеюі, тіндерде қан ағу жылдамдығының артуы, оларға оттегінің артық берілуі, тотығу-тотықсыздану үрдістерінің артуы және анаэробтық гликолиз жоғарылауы маңызды орын алады. Бұл кезде тыныс алудың жиілеуі, оның тереңдігінің азаюынан, үстіртін болады. Осыдан өкпеде ауа алмасуы пайдасыз тыныстық кеңістікте ғана болып, өкпе ұяшықтарының желдетілуі жеткіліксіз болады да, артериалық қанның оттегіге қанығуы азаяды.

Егер науқас адамда өкпе ұяшықтарының қатерлі обструкциялық-рестрикциялық бұзылыстары болмаса, онда артериялық қанда көмірқышқылы газының үлестік қысымының азаюы гипоксияға жедел икемделудің белгісі болып есептеледі.

Қанайналымдық гипоксия кезінде осы жүйеде дерттік өзгерістер болғандықтан қанайналымдық тетіктердің гипоксияға икемделу-бейімделу жолдарына қатысуы да шектеледі. Оның есесіне тыныс алу жиілеп, ентікпе дамиды, эритроциттердің қандағы саны көбейеді, оксигемоглобиннің тіндерге оттегін беру қабілеті артады, тіндердің оттегіні пайдалануы жоғарылайды т.с.с тетіктердің қатысуымен бұл гипоксияға икемделеді.

Гемдік гипоксия кезінде гипоксияға бейімделу жолдарына жоғарыда келтірілген тетіктердің барлығы қатысады. Бірақ аплазиялық анемия кезінде сүйек кемігінде эритроциттердің өндірілуі қатты азаюдан олардың саны қанда азайып кетеді. Анемиялар кездерінде эритроциттерде 2,3-дифосфоглицерат көбейіп, өкпеде гемоглобиннің О₂-ні байланыстыруы артып, тіндерде оксигемоглобиннің оттегіден ажырасу сызығы оң жаққа қарай ығысады. Содан тіндерге оттегінің берілуі артады. Сонымен қатар бұл гипоксияға икемделу сыртқы тыныс, қанайналым жүйелерінің және тіндік факторлардың қатысуымен болады.

Қанайналымдық, тыныстық және анемиялық гипоксия кездерінде, тіндер мен жасушаларға оттегінің жеткізілуі олардың мұқтаждығына сәйкес болмағанда, қылтамырлар қанынан тіндердің оттегіні сорып алуы артады. Осыдан көктамырлар қанында оттегінің үлестік қысымы азаяды. Ол с.б.б.30 мм-ге дейін азайғанда жасушалар энергияны анаэробтық гликолиздің есебінен алады. Сол себепті жасушалар мен жасуша аралық сұйықта сүт қышқылы көбейіп, метаболизмдік ацидоз дамиды. Ол өз алдына цитолиздің ерте дамуына әкеледі.

Тіндік гипоксия кезінде оттегін тасымалдауға қатысатын жүйелердің (тыныс алу, қан, қанайналым жүйелерінің) икемделу-бейімделу жолдарына қатысуы да нәтижелі болмайды. Бұл кезде оттігінің жетіспеушілігіне икемделу тіндерде заттардың алмасуы анаэробтық гликолизге ауысуымен, жасушаларда митохондрийлардың гиперплазиясымен және гипертрофиясымен, антиоксиданттық ферменттер жүйесінің белсенділігі артуымен байқалады.

Жасушалардың оттегіге мұқтаждығы қатты көтерілуіне организм қанның минуттық көлемін ерте арттырып икемделеді. Тіпті салыстырмалы тыныштық жағдайдың өзінде ол 3-4 есе көбеюі мүмкін. Осыдан оттегінің тасымалдануы 3-4 есеге артады. Физикалық жүктемелер кездеріндегі оттегіге деген жоғары мұқтаждық кезіндегі гипоксияға икемделу өкпеде оттегіге қанның қанығуы артуы, қанайналымның минуттық көлемі көбеюі және ағзаларда қан ағу жылдамдығы жоғарлауы, шеткері тіндерде оттегіні жақсы пайдалану арқылы қамтамасыз етіледі.

Созылмалы гипоксиялар кездерінде оттегіні тасымалдау жүйесінде гипертрофия, гиперплазия байқалады. Олардың даму негізінде жасушалардың гендік құралдары әсерленуінен ДНК, РНК, нәруыздардың түзілуі артуының үлкен маңызы бар. Бұл өзгерістер оттегіні тасымалдауға жауапты ағзаларда байқалады. Тыныс алуға қатысатын бұлшықеттердің, өкпе ұяшықтарының, жүрек етінің көлемі ұлғаяды. Сүйеқ кемігінің гиперплазиясы дамиды. Сонымен бірге, созылмалы гипоксияға бейімделу кездерінде жасушаларда митохондрийлар көбейіп, олардың көлемі ұлғаяды, оксигемоглобиннің оттегіден ажырасу сызығы оң жаққа ығысуынан ағзалар мен тіндерге оттегі жеңіл босап шығады. Өйткені:

● эритроциттердің ішінде 2,3-дифосфоглицерат көбейеді;

● онда рН төмендеп, ацидоз дамиды;

● қанда көмірқышқылы газының үлестік қысымы көтеріледі.

Сонымен қатар созылмалы гипоксия кезінде эритропоез артуынан қанның гематокриттік көрсеткіші жоғарлайды. Оның 55%-ға дейін жоғарлауы О₂-нің өкпеден тіндерге тасымалдануын арттырады. Ал гематокриттің одан астам жоғарлауы қанның тұтқырлығын көтеріп, оның тамыр ішінде ағуын қиындатады, тіндерде майда қанайналымды бұзады.