Практическое занятие № 2 Тема: гипоксия. Гипероксия.

Цель занятия: изучить этиологию и патогенез, классификацию гипоксических состояний, роль гипоксии в патогенезе различных патологических процессов, нарушения при гипоксии на уровне клетки и организма.

Перечень вопросов для подготовки к занятию:

1. Гипоксия: определение понятия, классификация

2. Гипоксическая гипоксия:виды, этиология, патогенез.

3. Циркуляторная гипоксия, этиология, виды, патогенез.

4. Гистотоксическая гипоксия: этиология, патогенез.

5. Гемическая гепоксия, этиология, виды, патогенез.

6. Биоэнергетическая гипоксия, механизмы.

7. Механизмы срочной и долговременной компенсации в организме при гипоксии.

Гипоксия-индуцибельный фактор (HIF-1, HIF-2)

8. Гипероксия: гипероксия как причина гипоксии, синдром ишемии-реперфузии, патологическое действие гипероксии (основные синдромы) , патогенез.

Текстовые задания для самостоятельной работы студентов

Дать определение понятию и привести примеры:

Гипоксия

Гипероксия

Гипокапния

Гиперкапния

Гемическая гипоксия

Циркуляторная гипоксия

Синдром ишемия-реперфузия

Гистотоксическая гипоксия

Гипоксическая гипоксия

Биоэнергетическая гипоксия

Тестовые задания для контроля исходного уровня знаний студентов

1. Понятие гипоксия характеризует

1) кислородное голодание организма

2) снижение кислорода в крови

3) снижение кислорода в артериальной крови

4) снижение кислорода в венозной крови

5) снижение усвоения кислорода тканями

2. ГЕМИЧЕСКАЯ ФОРМА ГИПОКСИИ ВОЗНИКАЕТ ПРИ

1) отравлении цианистыми соединениями

2) кровопотере

3) отравлении угарным газом

4) сердечной недостаточности

5) венозном тромбозе

3.ЦИРКУЛЯТОРНАЯ ФОРМА ГИПОКСИИ МОЖЕТ ПРОЯВЛЯТЬСЯ В СЛЕДУЮЩИХ ФОРМАХ

1) застойной

2) гистотоксической

3) гемической

4) ишемической

5) дыхательной

4. К МЕТГЕМОГЛОБИНООБРАЗОВАТЕЛЯМ МОГУТ БЫТЬ ОТНЕСЕНЫ

1) восстановители

2) кислоты

3) щелочи

4) окислители

5) металлы постоянной валентности

5. ДЛЯ ГИПОКСИИ КАКОГО ТИПА ХАРАКТЕРНО НОРМАЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ КИСЛОРОДА В АРТЕРИАЛЬНОЙ КРОВИ

1) гипоксической

2) циркуляторной

3) гемической

4) гистотоксической

5) смешанной

6. ЦИАНИСТЫЕ СОЕДИНЕНИЯ НАРУШАЮТ ПРОЦЕСС ТКАНЕВОГО ДЫХАНИЯ ИЗ-ЗА

1) нарушения функции флавиновых ферментов

2) блокады НАДФ

3) блокады НАДФН

4) блокады цитохромов

5) блокады рецепторов для глюкозы.

7. К КОМПЕНСАТОРНЫМ РЕАКЦИЯМ ПРИ ОСТРОЙ ГИПОКСИИ МОЖНО ОТНЕСТИ СЛЕДУЮЩИЕ

1) гипервентиляция

2) возбуждение

3) гипоксемия

4) тахикардия

5) расширение периферических сосудов

8. ВЫБРАТЬ ПРАВИЛЬНОЕ ПРОЦЕНТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТАБОЛИТОВ КАРДИОМИОЦИТАМИ В УСЛОВИЯХ ГИПОКСИИ

1) жирные кислоты 60%

2) глюкоза 11%

3) лактат 29%

4) глюкоза 90%

5) жирные кислоты 10%

9. ПРИЧИНОЙ ОСТАНОВКИ ДЫХАНИЯ ПРИ ГОРНОЙ БОЛЕЗНИ МОЖЕТ БЫТЬ

1) гиперкапния

2) гипокапния

3) ацидоз

4) нормокапния

5) алкалоз

10. УКАЗАТЬ КАКОЙ ВИД ГИПОКСИИ НЕ СОПРОВОЖДАЕТСЯ ГИПОКСЕМИЕЙ

1) гипоксической

2) циркуляторной

3) гемической

4) гистотоксической

5) смешанной

Содержание темы

Гипоксия – кислородное голодание организма. Это типовой патологический процесс, развивающийся в результате недостаточного снабжения тканей кислородом или нарушением использования его тканями. Независимо от первичной причины гипоксии, любая гипоксия сопровождается нарушением в клетках функции митохондрий, истощением запасов макроэргов, т.е. является биоэнергетической.

Физиологические константы и газовый состав крови:

Гемоглобин- 120-160 г/л

Концентрация водородных ионов в крови (рН):

артериальной -7,36-7,44

венозной -7,32-7,42

Бикарбонат стандартный крови (SB):

артериальной – 22-26 мг-экв/л (11-13 ммоль/л)

венозной- 24-28 мг-экв/л (12-14 ммоль/л)

Содержание глюкозы (сахара) в крови: 60-120 мг/100 мл (3,3-6 ммоль/л)

Содержание молочной кислоты в крови : 5-15 мг/100 мл (0,6-1,7 ммоль)

Артериальная кровь: Венозная кровь:

РаО₂ (90 мм рт ст) РвО₂ (45 мм рт ст)

HbO₂ (96%) HbO₂ (75%)

VаO₂ (21-22 об %) VвO₂ (15 об %)

кисл. емкость

крови 18-20-об%

Энергометаболизм клетки в норме: для покрытия своих энергетических расходов организм в течение суток потребляет 400-500 л кислорода. В большинстве тканей кислород не депонируется. Градация тканей по скорости потребления, а следовательно чувствительности к дефициту кислорода: сердце, почки, печень, мозг, скелетные мышцы.

В нормальных условиях в клетках синтез АТФ обеспечивается за счет аэробного окисления субстратов – глюкозы, жирных кислот. Аэробный гликолиз обеспечивает: окисление одной молекула глюкозы продуцирует 38 молекул АТФ. Это составляет 40% высвобождающейся в клетках энергии (остальная энергия рассеивается в виде тепла.

Основной субстрат для миокарда в физиологических условиях для получения энергии жирные кислоты: пальмитат – до 90%, глюкоза – 11%, в случае необходимости лактат - 30%. (запасов глюкозы в миокарде как и в мозговой ткани практически нет). АТФ служит источником энергии для:

- синтеза белков, липидов, нейромедиаторов, аминокислот

- барьерной роли клеточных мембран и стабильного транспорта ионов

- продукции - в первую очередь гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК)

Классификация гипоксии (по Сиротинину, 1949)

1. Гипоксическая гипоксия:

при понижении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе;

при повышении парциального давления СО₂ во вдыхаемом воздухе;

при нарушении функции аппарата внешнего дыхания (нарушение функции вентиляции, диффузии, перфузии).

2. Гемическая гипоксия:

анемический тип

дефекты гемоглобина

3. Циркуляторноя гипоксия:

застойная форма;

ишемическая форма.

Тканевая (гистотоксическая) гипоксия.

Субстратная (биоэнергетическая) гипоксия

Гипоксия при гипероксии.

Смешанная гипоксия.

По темпам развития и продолжительности течения выделяют следующие виды гипоксии:

Молниеносная (секунды);

Острая (минуты);

Подострая (часы);

Хроническая (недели, месяцы, годы).

Гипоксическая гипоксия

Этиология:

При понижении рО₂ и/или повышении концентрации рСО₂ во вдыхаемом воздухе (горная болезнь, высотная болезнь, закрытые помещения, неисправность аппарата для наркоза, ИВЛ и др.).

При нарушении функции аппарата внешнего дыхания, формировании дыхательной недостаточности (инородные тела, спазм, отек гортани, утопление, эмфизема, фиброз легких, пневмоторакс, миопатии и параличи дыхательной мускулатуры, угнетение дыхательного центра (барбитураты, морфий и др.), нарушение диффузии 0₂ через альвеолярную стенку: альвеолиты, отек легких, респираторный дистресс-синдром, нарушения перфузии ДВС-синдром.

Стадии гипоксической гипоксии:

-компенсации

-декомпенсации

Формула: Общее содержание кислорода в крови снижено, рО₂ в артериальной крови снижено, уменьшено насыщение гемоглобина кислородом, артерио-венозная разница по кислороду в норме.

Примеры:

Высотная болезнь: развивается при резком снижении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе на фоне острой гипобарии (работа в условиях стратосферы, в подземных условиях) возникает острая экзогенная гипоксия, которая может привести к летальному исходу в течение нескольких минут. От кислородного голодания больше страдает ЦНС: возникает эйфория, немотивированная радость, эмоциональное возбуждение, нелогичные действия, потеря критического отношения к себе. Состояние эйфории сменяется нарастающим торможением, потерей сознания и гибелью.

Горная болезнь: реакция организма на падение РО₂ во вдыхаемом воздухе в условиях пониженного барометрического давления. Развивается у нетренированных людей, постоянно живущих на равнине и поднимающихся в горы. В развитии горной болезни принимают участие следующие факторы:

-различные климатические особенности (ветер, солнечная радиация, перепад температур, низкая влажность)

-высокая вариабельность индивидуальной чувствительности (пол, возраст, степень тренированности)

-выполнение физической нагрузки

-скорость набора высоты

Горная болезнь возникает из-за кислородного голодания (гипоксии) при подъеме на значительные высоты (более 1500-3000 м).

Этиология: снижение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, уменьшение насыщения артериальной крови кислородом.

Патогенез: компенсаторная гипервентиляция легких приводит к гипокапнии в артериальной крови, развивается дыхательный алкалоз, следствие брадипное, вплоть до остановки дыхания (апное), снижение артериовенозной разницы по кислороду, вследствие ухудшения отдачи кислорода в ткани, гистотоксический эффект, связанный с неспособностью утилизировать кислород.

Формы горной болезни:

-острая: первыми ее симптомами являются мышечная слабость, апатия, головокружение, сонливость, недомогание. Симптомы заболевания нарастают, если человек остается на высоте. Появляется рвота, тошнота, лихорадка, озноб и расстройство дыхательного ритма.

-хроническая 1. (болезнь Монге): эритремический и эмфизематозный типы.

2. высотный отек легких и мозга

Гемическая гипоксия.

Этиология:

Анемии различного генеза (после кровопотери, при дефиците железа, витаминов В12, фолиевой кислоты, при угнетении эритропоэтической функции костного мозга);

Инактивация гемоглобина (образование карбоксигемоглобина, образование метгемоглобина (отравление нитратами, хлорсоержащими соеинениями и др.) Гемоглобинопатии (талассемия, гемоглобинозы)

При отравлении СО происходит образование карбоксигемоглобина, так как сродство Нв к СО в 300-400 раз больше по сравнению к 02. При концентрации СО 0,1% до 50% Нв связывается с СО. Диссоциация карбоксигемоглобина в 3600 раз происходит медленнее по сравнению с оксигемоглобином. При воздействии окислителей происходит окисление Fe² и Fe³ в гемоглобине.

Формула: При этом виде гипоксии происходит уменьшение кислородной емкости крови. Снижается насыщение кислородом гемоглобина. Кислородная емкость крови снижена. Артерио-венозная разница по кислороду уменьшается.

Циркуляторная гипоксия.

Этот вид гипоксии появляется при недостаточности кровообращения (общей или локальной). Кровь хорошо насыщается кислородом в альвеолах, но в результате недостаточности кровообращения, особенно в периферических капиллярах, ткани не получают достаточного количества кислорода в единицу времени.

Этиология:

Общее расстройства кровообращения (сердечная недостаточность, шок).

Местное нарушение кровообращения (венозный застой, тромбоз, тромбоэмболия).

Формула: Насыщение артериальной крови кислородом нормально. Насыщение венозной крови кислородом уменьшено. Артерио-венозная разница по кислороду увеличена.

Гистотоксическая (тканевая) гипоксия. Нарушена способность тканей усваивать кислород; при сохранности системы транспорта кислорода к тканям.

Этиология:

Угнетение ферментов биологического окисления (блокада цитохромоксидазы цианидами, сульфидами и др.)

Нарушение синтеза дыхательных ферментов при дефиците некоторых витаминов (B1,B2, пантотеновой кислоты).

Нарушение окислительных процессов при повреждении мембран митохондрий (лучевое поражение, перегревание, интоксикация и др.).

Формула: Нормальное насыщение и содержание кислорода в артериальной крови. Значительно уменьшена артерио-венозная разница по кислороду.

По продолжительности гипоксии классифицируются на острые (продолжительностью десятки минут), подострые (в течение часов и дней) и хронические (в течение месяцев и лет).

Показатели кислородтранспортной функции крови при различных типах гипоксий (по О. В. Коркушко, Л. А. Иванову, 1980)
Показатель	Форма гипоксии
	гипоксическая	гемическая	циркуляторная	тканевая
Кислородная емкость крови	нормальная или повышена	снижена	нормальная или повышена	нормальная
Содержание кислорода в артериальной крови	снижено или нормальное	снижено	нормальное или повышено	нормальное
Напряжение кислорода в артериальной крови	снижено	нормальное	нормальное	нормальное
Кислородное насыщение артериальной крови	снижено	нормальное	нормальное	нормальное
Содержание кислорода	снижено или	снижено	снижено или	повышено
в венозной крови	нормальное		нормальное
Напряжение кислорода в венозной крови	снижено	снижено	снижено	повышено
Кислородное насыщение венозной крови	снижена	нормальное	снижено	повышено
Артериовенозная разница содержания кислорода	нормальная или cнижена	нормальная или cнижена	повышена	снижена
Артериовенозная разница р02	снижена	повышена	повышена	снижена

Гипоксия при гипероксии.

Этиология:

Искусственные условия (вдыхание 0₂ при ИВЛ, ГБО и др.).

При повышении рО₂ в атмосферном воздухе, закрытых помещениях (подводные аппараты, шахты).

Патогенез. При повышении pО₂ в воздухе ускоряется его проникновение в легкие, увеличивается степень химической связи с гемоглобином. В артериальной крови повышается парциальное давление кислорода и развивается алкалоз. В тканях наблюдается замедление кровотока, так как избыток кислорода вызывает констрикцию прекапилляров, особенно в системе пиальных артерий головного мозга. По мере насыщения тканей и венозной крови О₂, затрудняется транспорт CО₂ из тканей_, развивается тканевой ацидоз и гипоксия

Судорожная форма кислородного отравления возникает при остром отравлении кислородом и известна с конца XIX столетия как симптом Бэра, впервые обнаруженный и описанный этим автором. Судороги возникают, как правило, при дыхании кислородом под давлением, превышающим 3-4 атм. и очень напоминают по своему течению эпилептические судорожные припадки.

Легочная форма эффект Смита: Возникает при относительно длительном дыхании смесью, с парциальным давлением кислорода 1,3−1,6 бар и более. Характеризуется преимущественным поражением дыхательных путей и легких. При нарастании степени отравления могут развиться кровоизлияния в сердце, печень, лёгкие, кишечник, головной и спинной мозг.

Сосудистая форма: наблюдается при парциальном давлении кислорода выше 3 бар. Происходит внезапное расширение кровеносных сосудов, резкое падение артериального давления и сердечной деятельности. Часто появляются многочисленные кровоизлияния в кожу и слизистые оболочки. Подобные кровоизлияния могут быть и во внутренних органах. Во время резкого падения артериального давления может наступить смерть от остановки сердечной деятельности

При любом типе гипоксии характер перестройки метаболизма является стереотипным и неспецифическим, его основу составляет экономная утилизация кислорода клетками, эффективное потребление субстратов при затрудненном обновлении их фонда, снижение интенсивности окислительного фосфорилирования и торможение биосинтеза метаболитов пластического обмена. Общая реакция организма при гипоксии сводится к поэтапному выключению ряда энергопотребляющих процессов с целью мобилизации имеющихся песурсов на выполнение наиболее жизненно важных функций. Вклад в понимание механизмов нарушения биоэнергетики клетки в условиях дефицита кислорода внесли представления о формировании «биоэнергетической гипоксии».

Биоэнергетическая гипоксия - последовательность явлений, включающая защитно-приспособительные реакции и нарушения жизнедеятельности в разных сочетаниях, развивающихся под действием патогенного фактора /Лосев Н.И./, что позволяет рассматривать их как типовой патологический процесс. При этом, в результате прекращения доставки кислорода в клетки органов, клеточные энергетические требования становятся выше, чем аэробная энергетическая продукция.

Патогенез:

Дефицит поступления кислорода в клетку приводит к стадийному изменению энергетического метаболизма на уровне клетки:

стадия – аварийная

стадия - адаптации

стадия - истощения