3 курс / Патофизиология / 1 сем / инт02 (Общая этиология. Влияние пониженного и повышеного атмосферного давления на организм человека и животных.)

1

Влияние пониженного атмосферного давления человек испытывает при подъеме на высоту в горах, в самолете.

При подъеме в высокогорные районы развивается особое состояние - горная болезнь. Основным этиологическим моментом горной болезни является понижение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе по мере подъема на высоту. Другими неблагоприятными факторами, специфическими для высокогорной местности испособствующими развитию горной болезни, являются огромная физическая нагрузка при пешем восхождении в горы (альпинисты), пониженная влажность и температура воздуха, сильные ветры, повышенная ультрафиолетовая радиация.

Патологическое состояние, возникающее у летчиков на высоте в результате кислородного голодания при разгерметизации кабины, принято называть высотной болезнью.

По своему патогенезу и клиническому проявлению горная болезнь сходна, но не идентична высотной болезни в силу того, что влияние гипоксии при ней бывает, как правило, более длительным. Кроме того, летчик при подъеме на высоту попадает из нормального атмосферного давления в пониженное в течение короткого промежутка времени и, наряду с холодом, ощущает влияние вибрации, шума, ускорений и перепадов давления в разреженной атмосфере.

Атмосферный воздух состоит из физической смеси газов в определенных пропорциях, и на различных высотах процентное содержание кислорода - важнейшей для живых организмов составной части атмосферы - почти не меняется до высоты 19 000 м (20,93 %). С увеличением высоты давление атмосферы убывает в геометрической прогрессии, поэтомупарциальное давление кислорода уменьшается пропорционально снижению атмосферного давления. Следовательно, чем больше расстояние от земли, тем ниже парциальное давление кислорода.

На высоте, в условиях более низкого парциального давления кислорода в атмосфере, и соответственно в альвеолярном воздухе, насыщение крови кислородом уменьшается (явление гипоксемии), что приводит к гипоксии тканей, в результате чего уменьшается скорость окисления в тканях. В последующем развивается симптомокомплекс, получивший название горной болезни.

Снижение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе при подъеме на высоту вначале вызывает ряд физиологических и приспособительных реакций со стороны организма. Возникающее при этом усиление дыхания (гипервентиляция) ведет к потере углекислоты и снижению ее концентрации в крови (гипокапнии). Если учесть, что в нормальных условиях достаточное рСО₂ в крови определяет уровень диссоциации оксигемоглобина, то снижение этого давления затрудняет отдачу кислорода гемоглобином крови, усугубляя при этом гипоксию тканей.

И, наконец, помимо участия в регуляции дыхания и кровообращения, углекислота является важным фактором в поддержании кислотно-основного равновесия. Поэтому при гипоксии происходит накопление в крови недоокисленных продуктов обмена. Клинические проявления горной болезни в начальной фазе обусловлены вначале ацидозом, а в дальнейшем - алкалозом.

В механизмах возникновения и развитиягорной болезни, помимо прямого раздражения важнейших жизненных центров, имеет значение раздражение хеморецепторов синокаротидных зон.

Кроме того, существенное значение в возникновении и развитии горной болезни имеет ряд факторов внешней и внутренней среды организма (ветер, влажность, температурный режим, влияние солнечного излучения, величины давления атмосферы на организм, возраст, состояние здоровья, характер питания, физические нагрузки и т.д.).

Клинические проявления у разных лиц могут развиваться на различных высотах в зависимости от индивидуальных особенностей организма и устойчивости его к кислородному голоданию, а также степени тренированности, и носят вначале защитно-приспособительный, компенсаторный характер, а затем приобретают черты декомпенсации. Большинство людей до высоты 2500-3000 м не испытывают явлений горной болезни (срабатывают адаптивные механизмы). Начиная с высоты 3000 м, особенно при физической нагрузке, у большинства появляются изменения компенсаторного характера, а с высоты 4000 м развиваются признакисобственно горной болезни.

2

Наиболее чувствительны к недостатку кислорода высшие отделы центральной нервной системы. Наряду с общей слабостью, повышенной утомляемостью, головной болью, вялостью, бессонницей или, наоборот, сонливостью и апатией у человека наблюдаются нарушения психики. Одним из первых признаков может быть некритическая оценка своего состояния. Резко снижается объем памяти и внимания. Наблюдаются своеобразные изменения характера: у одних отмечается слабоумие, вялость, безразличие (больше при горной болезни), у других - возбуждение, эйфория (при высотной болезни). На высоте 5000 м и болееразвивается общее разлитое торможение с переходом в сон и даже потерю сознания. При подъеме на большие высоты поток импульсов в кору головного мозга может превысить пределработоспособности нервных клеток и привести к развитию запредельного торможения, которое широко иррадиирует по коре и распространяется на подкорковые нервные центры. Нервные процессы становятся инертными, развиваются фазовые состояния, особенно ультрапарадоксальная и тормозная реакции.

При горной болезни наблюдается изменения и со стороны периферической нервной системы: понижение болевой и тактильной чувствительности, парестезии различных частей тела.

Изменения в сердечно-сосудистой системе проявляются, прежде всего, в учащении пульса и усилении сердечных сокращений (т.е. увеличивается минутный объем сердца). При подъеме на высоту происходит повышение артериального давления: систолического, а затем и диастолического. На больших высотах при развитии выраженных явлений горной болезни вследствие ослабления сердечной деятельности артериальное давление падает, а венозное повышается. В механизме повышения артериального давления при горной болезни основное значение придают влиянию гипоксии на центральную нервную систему, а также на каротидные и аортальные рецепторные зоны. Немаловажное значение имеет воздействие углекислоты непосредственно на вазомоторный центр, увеличение объема циркулирующей крови и систолического объема.

Изменения внешнего дыхания сопровождаются увеличением минутного объема в результате раздражения дыхательного центра, наиболее чувствительного к недостатку кислорода, (учащение и углубление дыхания). На очень больших высотах вследствие гипоксии дыхательного центра и изменения порога его чувствительности к углекислоте возможно возникновение периодического дыхания типа Чейна-Стокса. Во время одышки, вызванной кислородным голоданием, происходит усиленное выведение углекислоты из легких (гипервентиляция) и снижение ее напряжения в крови (гипокапния). Это в свою очередь приводит к понижению возбудимости дыхательного центра,уменьшению диссоциации оксигемоглобина и развитию алкалоза. В дальнейшем, когда кислородное голодание нарастает, в результате неполного окисления углеводов накапливается молочная кислота. Дальнейшее угнетение дыхательного центра и урежение дыхания в свою очередь приводят к накоплению углекислоты в крови, что способствует развитию ацидоза.

Изменения в системе пищеварения заключаются в следующем. Длительное пребывание на больших высотах сопровождается потерей веса вследствие снижения и извращения аппетита, недостаточного всасывания воды, хлористого натрия и питательных веществ. Понижение усвоения жиров, белков и углеводов происходит в результате угнетения секреторной функции желудка, и как следствие в дальнейшем и расстройство функции кишечника. В механизме возникающих изменений ведущая роль принадлежит гипоксии высших нервных центров. Существенное влияние гипоксия оказывает на моторику желудочно - кишечного тракта. Нарушение двигательной функции желудка характеризуется спастическими сокращениями, повышением тонуса, замедленным опорожнением, а при значительной гипоксии тонус пилорического сфинктера, наоборот, понижается.

Измененияв системе крови характеризуются следующими проявлениями. Подъем на высоту сопровождается закономерным увеличением количества эритроцитов в периферической крови. Это увеличение тем значительнее, чем выше поднимается человек в атмосферу. Возникающая полицитемия в первую очередь объясняется увеличением массы циркулирующей крови в результате сокращения селезенки, сгущением крови (срочные механизмы компенсации). Кроме того, при гипоксии в костном мозге происходит усиление процессов кроветворения и появление в крови молодых, регенераторных форм эритроцитов (долговременные механизмы компенсации). Закономерной реакцией костного мозга при подъеме на высоту является увеличение числа тромбоцитов. Со стороны белой крови отмечается умеренный лимфоцитоз при нормальном количестве лейкоцитов. Изменения рН крови при гипоксии вначале характеризуется алкалозом за счет потери углекислоты при гипервентиляции, а также в результате снижения экскреции аммиака почками. В дальнейшем при нарастании кислородного голодания и нарушений окислительных процессов происходит накопление в крови молочной кислоты и развитие ацидоза.

Кессонная (декомпрессионная) болезнь.

Кессонной болезнью называют состояние, развивающееся вследствие перехода из среды с повышенным атмосферным давление в среду с нормальным давлением (например, у водолазов, строительных рабочих под водой и т.д.) или при переходе от нормального давления к резко сниженному давлению больших высот (у летчиков при разгерметизации кораблей на высоте более 10000 метров).

Изменения, характерные для кессонной болезни, развиваются при неправильной декомпрессии, т.е. при недостаточно медленном переходе от повышенного атмосферного давления к нормальному.

При повышении атмосферного давления газы, входящие в состав вдыхаемого воздуха, растворяются в крови и тканях организма в значительно большем, чем обычно, количестве, прежде всего, азот. Наибольшее количество азота поглощается жировой и нервной тканью. При декомпрессии организм относительно медленно освобождается от избытка азота, поэтому при быстром переходе человека от повышенного давления к нормальному ,растворившиеся в большом количестве газы не успевают диффундировать из крови в легкое, выходят из раствора в газообразном виде, вследствие чего в крови и тканях образуются пузырьки свободного газа, главным образом азота, которые закупоривают (эмболия) или разрывают кровеносные сосуды, что приводит к нарушению кровообращения, отсюда питанию тканей.

Клиническая картина кессонной болезни зависит от величины, количества и локализации образовавшихся пузырьков газа. Развитию ее способствует переохлаждение, переутомление, употребление алкоголя и курение, нарушение режима питания, возраст, индивидуальные особенности и состояние здоровья. Наиболее часто отмечаются патологические изменения со стороны кожи, сосудов и мышц, а также нарушения со стороны нервной системы, кровообращения и дыхания. Отмечается кожный зуд, мелкие геморрагии, боли в костях и суставах, мышцах. При поражении спинного мозга развиваются парезы, моноплегии, параплегии; головного мозга, в зависимости от локализации - гемипарезы, гемиплегии, нарушения психики. Нарушения со стороны ЦНС могут на длительный срок ограничивать трудоспособность больного. Изменения со стороны сердечно - сосудистой системы выражаются в коронарных нарушениях (боль за грудиной, головокружение, аритмии), иногда в коллаптоидном состоянии. Могут наблюдаться изменения со стороны желудочно - кишечного тракта (метеоризм, боли, тошнота, рвота и т.д.), зрения (слепота, неврит зрительного нерва, катаракта).

Под болезнью «взрывной» декомпрессии на большой высоте понимают сложное патологическое состояние, вызванное мгновенным перепадом барометрического давления от величин, близких к норме, до очень низких (разгерметизация кабины самолета на высоте 16-20 км и выше) исопровождающеесярезким снижением температуры в кабине. Возникает острое кислородное голодание, повышение внутриальвеолярного давления,расширение газов в желудочно - кишечном тракте, полости среднего уха, придаточныхпазухах носа,возникновениеобщих симптомов декомпрессионной болезни и резкое охлаждение тела. Степень выраженности этих явлений зависит от величины перепада давления, скорости перепада и его продолжительности.

При «взрывной» декомпрессии начальным патогенетическим фактором является резкий и быстрый перепад давления, который можетпривести организм к гибели раньше, чем возникает гипоксия.

Важным патогенетическим фактором при «взрывной» декомпрессии являются возможные эмболии, заключающиеся в появлении пузырьков газа в крови при декомпрессии (перенасыщение тканей газами, прежде всего, азотом).

4

Не менее важным патогенетическим фактором является охлаждение тела и возникающая на высоте 19000 м и выше высотная тканевая эмфизема (превращение жидкости в пар - «закипание» крови). Помимо паров воды, эмфизематозные пузырьки содержат также газообразный кислород, азот и углекислоту.

Кратковременное расширение газов альвеолярного воздуха формирует ударную волну, которая всей тяжестью обрушивается на сосудистую систему малого круга кровообращения и частично на сердце. Ударная волна, формирующаяся мгновенно при «взрывной» декомпрессии, может вытеснять из сосудов малого круга значительное количество крови, а также вызывать некоторое сжатие правых полостей сердца, создавать затруднение притока крови к сердцу и вести к повышению венозного давления.

Реакции кровообращения очень сложны, так как они обусловлены, с одной стороны, механическим воздействием ударной волны, а с другой - рефлекторным влиянием вследствие раздражения механорецепторов самой легочной ткани и барорецепторов сосудов малого круга кровообращения. Сложность реакций системы кровообращения усугубляется рефлексами со стороны интерорецепторов желудочно-кишечного тракта, и других участков.

Артериальное давление падает из-за рефлекторных влияний со стороны синокаротидных зон, падает вплоть до развития коллапса.

Частота сердечных сокращений при перепаде давления в первые секунды снижается (брадикардия) вследствие рефлекторного раздражения vagus'a,затем сменяетсятахикардией, аритмией и экстрасистолией вплоть до полной остановки работы сердца

Кроме того, отмечается вздутие живота - высотный метеоризм, резкий рывок воздуха из полостей, рвота, дефекация, мочеиспускание, боли в ушах и придаточных полостях, чувство охлаждения тела и резкого усиления испарения пота, подкожная эмфизема.