Лекции / Kurs_lektsiy_po_patofiziologii_Ch_2_2018
.pdfне только поэтапная доставка О2 тканям, но и использование О2 тканями, развиваются тканевая гипоксия и венозная гипоксемия.
Появляются и нарастают субъективные ощущения нехватки воздуха и усиливаются объективные признаки гипоксии, характеризующиеся такими признаками:
1)нарушением высшей нервной деятельности;
2)снижением умственной и физической работоспособности (на 2040 % по сравнению с исходными данными);
3)расстройством процессов торможения;
4)ухудшением кратковременной памяти;
5)появлением и усилением гипноидного торможения и сонливости;
6)снижением и потерей чувствительности;
7)замедлением, ослаблением и нарушением координации произвольных движений;
8)появлением и нарастанием признаков сердечной и дыхательной недостаточности.
Упострадавшего развивается прекоматозное состояние.
IV степень гипоксии (декомпенсированная гипоксия) развивается при подъеме на высоту от 5 до 8 км и характеризуется такими изменениями: 1) падением pО2 во вдыхаемом воздухе до 85-55 мм рт.ст.; 2) снижением рО2 артериальной крови на 50-65 мм рт.ст.; 3) уменьшением насыщения артериальной крови до 78-60 %; 4) нарастанием гипоксии мозга, сердца и других органов и тканей; 5) снижением частоты дыхания и пульса; 6) резким снижением скорости поэтапной доставки кислорода тканям и использования его последними; 7) резким усилением тканевой гипоксии; 8) потерей сознания, ригидностью мышц, непроизвольным мочеиспусканием и дефекацией; 9) появлением судорог и возможной остановкой сердца.
У пострадавшего развивается церебральная кома.
V степень гипоксии (терминальная гипоксия) развивается при подъеме на высоту до 9-11 км над уровнем моря и характеризуется следующими изменениями: 1) падением pО2 во вдыхаемом воздухе ниже 50 мм рт.ст.; 2) снижением рО2 артериальной крови до 25-20 мм рт.ст.; 3) уменьшением насыщения артериальной крови до 60-50 % и ниже.
При этом резко нарушается сердечная деятельность, дыхание замедляется, становится агональным (апнейзис, или гаспинг) и, наконец, полностью исчезает. Наступает клиническая, а если не оказать своевременную помощь, то и необратимая биологическая смерть.
159
5. ХАРАКТЕРИСТИКА ЭНДОГЕННЫХ (РЕСПИРАТОРНОГО, ЦИРКУЛЯТОРНОГО, КРОВЯНОГО, ТКАНЕВОГО) ТИПОВ ГИПОКСИИ
5.1. Респираторный тип гипоксии
Респираторная гипоксия (дыхательный тип гипоксии) развивается на фоне нарушения основных процессов внешнего дыхания (вентиляции,
диффузии и перфузии). Может иметь различное (деструктивное, воспалительное, дистрофическое, опухолевое) происхождение.
Возникает преимущественно в результате расстройств: 1) центральных и периферических механизмов регуляции внешнего дыхания; 2) строения костно-хрящевого аппарата грудной клетки; 3) функций дыхательных мышц (межреберных, диафрагмы и вспомогательных); 4) проходимости верхних и нижних дыхательных путей (их сужении); 5) эластичности ткани легких (уменьшение их дыхательной поверхности); 6) изменения толщины и плотности альвео- лярно-капиллярной диффузионной мембраны; 7) состояния кровотока в обменных и шунтирующих микрососудах легочного круга в виде ишемии или застоя; 8) герметичности плевральной полости и т.д.
Респираторная гипоксия характеризуется резко выраженной активизацией компенсаторно-приспособительных механизмов со стороны различных систем (сердечно-сосудистой, метаболической, крови).
Данная гипоксия приводит к развитию следующих патологических изменений:
1)уменьшению оксигенации крови (гипоксемии);
2)снижению доставки кислорода в связанном с гемоглобином и растворенном в плазме крови состоянии;
3)падению напряжения кислорода в тканях;
4)уменьшению процессов окислительного фосфорилирования в тканях с нарушением образования макроэргов;
5)активированию анаэробных процессов (с накоплением недоокисленных метаболитов);
6)нарушению метаболизма, структуры и функций различных клеток, тканей, органов и всего организма.
160
5.2. Циркуляторный тип гипоксии
Циркуляторный тип кислородного голодания может возникать не только при абсолютной, но и при относительной недостаточности кровоснабжения органов как большого, так и малого круга. При относительной недостаточности кровообращения потребности тканей в кислороде всегда превышают его доставку к ним.
Циркуляторная гипоксия развивается в результате расстройств деятельности сердца (как левого, так и правого его отделов), кровеносных сосудов (артерий, вен, капилляров), лимфатических сосудов (особенно их лимфангионов), уменьшения объема циркулирующей крови (ОЦК) либо различных их сочетаний.
При расстройствах кровообращения в сосудах большого круга рО2 артериальной крови обычно нормальное, но доставка кислорода к тканям снижена. При расстройствах кровообращения в сосудах малого круга главным образом снижается оксигенация крови. Этот тип гипоксии развивается вследствие не только системных, но и региональных (местных) нарушений кровообращения.
Циркуляторная гипоксия может возникать в результате развития либо ишемии, либо венозной гиперемии, либо стаза (ишемического, венозного или капиллярного). При таком типе гипоксии как рО2 в легких, так и насыщение гемоглобина кислородом в крови капилляров и вен легкого соответствует нормальным значениям.
При циркуляторной гипоксии, так же, как и при дыхательной гипоксии, отмечают интенсивное (хотя и менее выраженное) включение компенсаторно-приспособительных механизмов, ответствен-
ных за улучшение обеспечения тканей кислородом. В частности, активизируются дыхание, сердечная деятельность, происходит выброс крови из депо.
На фоне снижения рО2 в артериальной крови отмечают увеличение диссоциации HbО2 (в результате нарастания времени контакта HbO2 с клеточно-тканевыми структурами и повышения утилизации последними кислорода). В итоге увеличивается артериовенозная разница по кислороду и снижается рО2 в венозной крови. При этом общая доставка кислорода к тканям снижается, и они испытывают ту или иную степень кислородного голодания.
В динамике нарастающей циркуляторной гипоксии сначала развивается компенсированная, затем субкомпенсированная и, наконец, некомпенсированная ее форма.
161
5.3. Кровяной тип гипоксии
Кровяной (гемический) тип гипоксии возникает из-за уменьшения кислородной емкости крови, обусловленного снижением количества эритроцитов и функционально активного гемоглобина крови. В нор-
ме гемоглобин, находящийся в 100 мл крови, связывает около 20,1 мл кислорода (О2).
Основными причинами уменьшения кислородной емкости крови могут быть:
1)острая или хроническая кровопотеря (вызываемая повреждением стенок кровеносных сосудов);
2)разрушение эритроцитов крови (возникающее под влиянием температурных, токсических, осмотических, гемолитических повреждающих агентов);
3)деструкция или инактивация гемоглобина под действием различных патогенных факторов (обычно при контакте с различными активными токсическими химическими веществами и соединениями);
4)угнетение эритропоэза (обусловленное действием гемопоэтических ядов, повреждением, вплоть до разрушения красного кровяного ростка, дефицитом субстратов, витаминов, особенно витамина В12, В6, В1, фолиевой и аскорбиновой кислот, а также не-
достатком эритропоэтинов и избытком эритрогенинов).
Так, при отравлениях различными сильными окислителями и восстановителями, в частности нитратами и нитритами, образуется метгемоглобин, трехвалентное железо которого не способно присоединять и переносить к тканям О2.
В патогенезе гипоксических состояний большое значение имеет накопление в организме (в том числе в мозге) оксида азота (NO), ионов NO2 и NO3. NO образуется в результате восстановления в крови и тканях NO2 в NO (происходящего с участием НАДФ, НАДФН, флавопротеидов, цитохромоксидазы, цитохрома Р-450 и дезоксигемоглобина). В крови увеличивается содержание комплексов HbNO, HbNO2 и HbNO3. NO2 образуется в результате окисления NO. Накопление в крови и тканях NO, NO2 и NO3, которые являются свободнорадикальными соединениями, сопровождается повреждением белков, ненасыщенных жирных кислот, снижением активности многих ферментов, разобщением окислительного фосфорилирования, уменьшением количества ткане-
162
вых и кровяных макрофагов, нарушением целостности клеточных мембран и органелл, а также окислением гемоглобина.
Гемическая гипоксия может развиваться и в результате действия на организм соединений, содержащих группы NO2.
При отравлении организма оксидом углерода (СО, угарный газ), возникающем при концентрации его в воздухе 0,1 % и более, образуется прочное соединение – карбоксигемоглобин. Известно, что сродство гемоглобина к СО примерно в 300 раз выше, чем к О2.
При избытке СО2 во вдыхаемом воздухе или крови образуется довольно прочное соединение – карбгемоглобин, который приводит к развитию гемической гипоксии.
Возможны и наследственно обусловленные дефекты строения гемоглобина, например, образование НbS, способность которого связывать и переносить с кровью кислород мала. Последнее также способствует развитию гемической гипоксии.
Кровяной тип гипоксии, в отличие от дыхательного и циркуляторного, характеризуется незначительной (слабо выраженной) активизацией компенсаторно-приспособительных механизмов. Такая гипоксия протекает относительно бессимптомно, так как количество доставляемого легкими в кровь О2 в целом нормальное, следовательно, в крови присутствует и нормальное количество физически растворенного кислорода.
5.4. Тканевой тип гипоксии
Тканевую гипоксию делят на первичную (цитотоксическую) и вторичную (как следствие гипоксической, респираторной, циркуляторной и / или гемической гипоксии).
Первичная тканевая гипоксия развивается в результате первичного повреждения аппарата клеточного дыхания на субклеточном (митохондрии), молекулярном (ферменты) уровне. В частности, она возникает при отравлении организма цианидами, спиртами, уретаном и различными лекарственными веществами, а также при дефиците витаминов, особенно рибофлавина (витамина В2) и никотиновой кислоты (витамина РР). При этом происходит инактивация или снижение синтеза дыхательных ферментов (дегидрогеназ, цитохромоксидазы, цитохрома С и др.), коферментов, повреждение системы НАД-НАДФ, образуется избыток НАДН (восстановленного НАД) и т.д. В результате развивающейся биоэнергетической и метаболической гипоксии уменьшается об-
163
разование и использование макроэргов (АТФ и др.), накапливаются АДФ, АМФ, цАМФ, активизируется анаэробный гликолиз (сопровождающийся накоплением недоокисленных продуктов, приводящих к развитию ацидоза). Недоокисленные метаболиты вместе с образующимися и накапливающимися свободными радикалами и перекисями (особенно перекисями липидов) вызывают активизацию фосфолипаз, повреждение мембран клеток и органелл (особенно митохондрий и лизосом). Многообразные структурные, метаболические и функциональные расстройства нарастают при угнетении антиоксидантных систем (СОД, каталазы, пероксидазы, глутатионовой системы и др.).
При первичной (цитотоксической) гипоксии напряжение кислорода в артериальной крови и тканях соответствует нормальным значениям, в венозной – возрастает. Уменьшается артерио-венозная разность по кислороду. Это связано с существенным снижением потребления О2 тканями, а также падением образования в них макроэргов.
Вторичная тканевая гипоксия возникает, когда потребление О2 тканями (и потребность их в О2) превышает способность дыхательной, сердечно-сосудистой системы и системы крови обеспечивать их адекватным количеством кислорода.
Такой вид гипоксии характеризуется снижением: 1) напряжения кислорода в тканях; 2) активности дыхательных ферментов; 3) антиокислительных процессов в тканях; 4) синтеза макроэргических соединений; 5) функциональной активности клеточно-тканевых структур.
При вторичной тканевой гипоксии напряжение кислорода как в крови, так и в тканях снижено (ниже критического уровня) и также уменьшено образование в тканях макроэргов. В механизме снижения синтеза АТФ в тканях при вторичной гипоксии важное место занимает дефицит АДФ, КРФ и неорганического фосфора, а также цитохрома С. Критический уровень потребления кислорода при вторичной тканевой гипоксии соответствует его напряжению в артериальной крови, равному 50 мм рт.ст.
6. ХАРАКТЕРИСТИКА ГИПЕРМЕТАБОЛИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ, ИЛИ ГИПОКСИИ НАГРУЗКИ
Гиперметаболическая гипоксия возникает при неадекватности доставки кислорода тканям организма при резко возросшем потреб-
лении его последними. Это происходит при значительном усилении функций различных тканей, особенно мышечной, повышении их по-
164
требностей в кислороде и неспособности организма адекватно увеличить к ним приток крови, богатой кислородом. При гипоксии нагрузки скорость доставки кислорода к тканям отстает от скорости его потребления последними, что проявляется снижением запасов кислорода и макроэргов в гиперфункционирующих клеточно-тканевых структурах организма.
Усиленно работающие ткани, особенно мышечная, потребляют из притекающей к ним крови большое количество кислорода, что сопровождается временным снижением насыщения кислородом венозной крови (т.е. проявляется развитием венозной гипоксемии). Это харак-
терно для первой (скрытой, латентной) степени гипоксии нагрузки.
В дальнейшем в результате активизации компенсаторноприспособительных реакций и механизмов в организме отмечают усиление доставки кислорода к тканям, соответствующее их кисло-
родным запросам. Это характерно для второй (компенсированной)
степени гипоксии нагрузки. Отмечают ослабление венозной гипоксемии и тканевой гипоксии. Компенсаторно-приспособительные изменения проявляются высокой эффективностью и экономичностью (увеличение легочной вентиляции, МОД, кислородного эффекта каждого дыхательного цикла, МОК, артерио-венозной разницы по кислороду, кислородного пульса, перераспределение кровотока в пользу усиленно работающих мышц и т.д.). Все эти изменения способствуют поддержанию достаточного для работы мышечных тканей рО2, превышающего критический его уровень, что обеспечено существенно возрастающей скоростью поэтапной доставки кислорода к работающим тканям. Дефицит АТФ и КРФ в тканях уменьшается.
При дальнейшем увеличении мышечной нагрузки скорость поэтапной доставки кислорода снижается, потребность организма в кислороде растет. Развивается третья (субкомпенсированная) сте-
пень гипоксии нагрузки. Энергия дополнительно получается за счет активизации анаэробного гликолиза. Нарушается кровоток в легких (усиливается активность шунтирования крови). Развивается артериальная гипоксемия. В крови накапливаются недоокисленные метаболиты. Ослабляются компенсаторные механизмы (отсутствует увеличение ДО, кислородного эффекта дыхательного цикла, УО и нарастает ЧСС и т.д.). Усиливается несоответствие между уменьшающейся доставкой кислорода к тканям и сначала усиливающейся, а затем снижающейся утилизацией его последними. Гипоксия нарастает. Увеличивается дефицит макроэргов.
165
При интенсивной, продолжительной или нарастающей физической нагрузке происходит прогрессирование гипоксии. Развивается чет-
вертая (декомпенсированная) степень гипоксии. Организм оказывается неспособным обеспечить соответствие снижающейся поэтапно доставки кислорода возрастающему запросу работающих тканей в кислороде. ДО, МОД, УО, МОК, кислородный эффект каждого дыхательного и сердечного цикла еще больше уменьшаются, а количество дыхательных движений и сердечных сокращений максимально увеличивается. Кислород расходуется неэффективно и неэкономично. В организме растет кислородный долг, дефицит макроэргов, прогрессивно накапливаются недоокисленные продукты. На фоне усиления тканевой гипоксии нарастает дефицит макроэргов и повреждаются и даже погибают мембраны, органеллы и целые клетки различных тканей и органов. Организм оказывается неспособным не только продолжить работу, но и восстановить поврежденные клеточно-тканевые структуры. Без оказания медицинской помощи человек может погибнуть.
7. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОФИЛАКТИКИ ГИПОКСИИ
Профилактика гипоксии и ее отрицательных последствий не только возможна, но целесообразна и достаточно эффективна. В этих целях можно искусственно, в течение длительного времени, вызывать многократную, прерывистую, ступенчатую гипоксическую гипоксию в нормобарических и гипобарических условиях.
Проводя тренировки в условиях гипоксической гипоксии, вызываемой вдыханием воздуха с постепенным снижением в нем парциального давления кислорода, можно повысить устойчивость организма к действию разнообразных (механических, термических, химических, биологических) повреждающих факторов, в частности, к действию травматических (в т.ч. операционных), токсических (в т.ч. ядов), инфекционных (в т.ч. вирусов, бактерий, грибов) и других патогенных факторов.
В экспериментах на разных видах животных показано, что после многократных тренировок к недостатку кислорода во вдыхаемом воздухе, физическим (мышечным), особенно нарастающим, нагрузкам, артериальной гипотензии, вызываемой дробными кровопусканиями, повышается резистентность организма к различным видам патологии, в том числе к умеренной и даже тяжелой гипоксии экзогенного и эндогенного происхождения.
166
В целях профилактики различных видов (в том числе и гипокси-
ческой) гипоксии можно использовать различные группы лекарственных препаратов: фитоадаптогены растений семейств аралиевых (элеутерококк, левзея, женьшень и др.), толокнянковых (родиола розовая и др.), антигипоксанты (гутимин, олифен и др.), актопротекторы (этилтиобензимидазола гибробромид и др.), антиоксиданты (витамины А, Е, С, препараты селена).
8. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ТЕРАПИИ ГИПОКСИИ
8.1. Этиотропная терапия
Включает пути, мероприятия, способы и средства, направленные на ликвидацию или ослабление действия на организм причинных факторов и неблагоприятных условий. Особенности и эффективность этиотропного лечения зависят от типа, вида и стадии гипоксии.
При экзогенной гипоксии необходимо как можно быстрее и эффективнее нормализовать барометрическое давление (путем ликвидации или ослабления вызвавших его нарушения причин) и рО2 во вдыхаемом воздухе (путем добавления к нему необходимого количества О2).
При эндогенной гипоксии, с одной стороны, устраняют или ослабляют причины, вызвавшие развитие соответствующих заболеваний или патологических процессов, с другой стороны, оптимизируют (адекватно потребностям организма) деятельность газотранспортных систем организма, а также процессы утилизации О2 его тканями. Причем для более быстрого устранения гипоксии и более эффективного насыщения крови и тканей кислородом используют метод гипероксигенации всего организма или его отдельных частей (например, конечностей). Гипероксигенацию проводят в условиях и нормобарии, и гипербарии (дают кислород при нормальном или повышенном барометрическом давлении). При этом важно учитывать возможность оказания на организм токсического действия избытка О2, проявляющегося преимущественно повреждением и перевозбуждением структур ЦНС, гиповентиляцией альвеол (из-за развития ателектаза и отека легких), развитием полиорганной недостаточности. При выявлении токсического действия О2 устраняют гипероксигенацию путем перевода больного (пострадавшего) на дыхание воздухом с нормальным рО2.
167
8.2. Патогенетическая терапия
Направлена на устранение или существенное ослабление основного, ведущих и второстепенных звеньев патогенеза гипоксии. Для этих целей используют следующие мероприятия, способы и средства.
Улучшение функционирования систем транспорта кислорода к тканям путем:
1)активизации деятельности сердечно-сосудистого и дыхательного центров, систем внешнего дыхания и системного, регионарного и микроциркуляторного кровообращения, что достигается добавлением к вдыхаемому воздуху СО2 (до 3-9 %);
2)путем улучшения доставки кислорода, субстратов и регуляторных веществ к органам (особенно к мозгу и сердцу);
3)восстановления количества эритроцитов, гемоглобина, ОЦК;
4)улучшения реологических свойств крови;
5)активизации процесса диссоциации НbО2 и др.
Улучшение функционирования систем удаления от тканей и органов недоокисленных продуктов метаболизма посредством восста-
новления нарушенного кровообращения (улучшения венозного оттока от тканей, а значит и удаления от них продуктов метаболизма (особенно недоокисленных веществ и соединений). Это также достигается добавлением к вдыхаемому воздуху повышенных количеств
СО2 (до 3-9 %).
Повышение адаптации и устойчивости тканей к гипоксии путем:
1)снижения общего уровня жизнедеятельности (в том числе расхода энергии), достигаемого: 1) активизацией процессов внутреннего торможения; 2) уменьшением процессов возбуждения нервной системы; 3) ослаблением избыточной активности эндокринной системы, особенно таких ее компонентов, как ГГТС,
ГГГС и ГГАС;
2)стабилизации клеточных и субклеточных мембран и снижения степени их повреждения;
3)ликвидации или ослабления дисбаланса ионов и воды в клеточ- но-тканевых структурах организма;
4)устранения имеющихся различных видов ферментопатий;
5)специфического вмешательства в процессы биологического окисления в клетках посредством применения лекарственных средств следующих различных механизмов действия, в частности призванных:
168