Патофизиология. Литвицкий. 2013

•Дефицит кислорода в миоцитах. Последнее вызывает недостаточность процессов биологического окисления в них.

Изменения газового состава и рН крови при перегрузочной гипоксии приведены на рис. 16–7. Они заключаются в:

•снижении парциального напряжения кислорода в венозной крови

(венозная гипоксемия), оттекающей от гиперфункционирующей

мышцы.

•уменьшении степени сатурации Hb эритроцитов венозной крови.

•увеличении артерио-венозной разницы по кислороду.

•повышении парциального напряжения углекислого газа

(гиперкапния) в венозной крови, что является результатом активированного метаболизма в ткани мышцы.

• развитии ацидоза в пробах крови, взятой из вены гиперфункционирующей мышцы.

Гипоксия перегрузочного типа

pvO2 SvO2 АВР по О2 pvCO2 pH

Рис. 16–7. Типичные изменения газового состава и рН крови

при гипоксии перегрузочного типа. АВР — артерио-венозная разница

по кислороду.

СМЕШАННЫЙ ТИП ГИПОКСИИ

Смешанный тип гипоксии является результатом сочетания нескольких разновидностей гипоксии.

751

Причины смешанного типа гипоксии:

• Факторы, нарушающие два и более механизмов доставки и

использования кислорода и субстратов метаболизма в процессе биологического окисления. Примером могут быть наркотические вещества, способные в высоких дозах угнетать функцию сердца,

нейронов дыхательного центра и активность ферментов тканевого дыхания. В результате развивается смешанная гипоксия гемодинамического, дыхательного и тканевого типов. Другой пример:

острая массивная кровопотеря приводит как к снижению кислородной ёмкости крови (в связи с уменьшением содержания Hb), так и к расстройству кровообращения: развивается гемический и гемодинамический типы гипоксии

• Последовательное влияние факторов, ведущих к повреждению

различных механизмов транспорта кислорода и субстратов

метаболизма, а также процессов биологического окисления. Такая

картина наблюдается при развитии тяжёлой гипоксии любого происхождения. Например, острая массивная потеря крови приводит к гемической гипоксии. Снижение притока крови к сердцу обусловливает уменьшение выброса крови, расстройства гемодинамики, в том числе — коронарного и мозгового кровотока. Ишемия ткани мозга может вызвать расстройство функции дыхательного центра и респираторный тип гипоксии. Взаимное потенцирование нарушений гемодинамики и внешнего дыхания приводит к значительному дефициту в тканях кислорода и субстратов метаболизма, к грубым повреждениям мембран клеток, а также ферментов биологического окисления и, как следствие — к гипоксии тканевого типа.

752

Патогенез гипоксии смешанного типа включает звенья механизмов развития разных типов гипоксии. Смешанная гипоксия часто характеризуется взаимопотенцированием отдельных её типов с развитием тяжёлых экстремальных и даже терминальных состояний.

Изменения газового состава и рН крови при смешанной гипоксии определяются доминирующими расстройствами механизмов транспорта и утилизации кислорода, субстратов обмена веществ, а

также процессов биологического окисления в разных тканях. Характер изменений при этом может быть разным и весьма динамичным.

АДАПТИВНЫЕ РЕАКЦИИ ОРГАНИЗМА ПРИ ГИПОКСИИ

Действие на организм фактора, вызывающего гипоксию любого

типа, сопровождается включением взаимосвязанных процессов двух

категорий: 1)обусловливающих развитие гипоксии и одновременно

2)обеспечивающих адаптацию организма к гипоксии и

направленных на поддержание гомеостаза в данных условиях.

Процессы первой категории описаны выше. Ниже характеризуются общие механизмы адаптации организма к гипоксии.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА АДАПТАЦИИ

К ГИПОКСИИ

При действии даже умеренной гипоксии сразу начинает

формироваться поведенческая реакция, направленная на поиск среды существования, оптимально обеспечивающая уровень биологического окисления. Человек может также направленно менять условия жизнедеятельности с целью устранения состояния гипоксии.

753

Возникшая гипоксия служит системообразующим фактором: в организме формируется динамичная функциональная система по достижению и поддержанию оптимального уровня биологического окисления в клетках.

Эта система реализует свои эффекты за счёт активации доставки кислорода и субстратов метаболизма к тканям и включения их в реакции биологического окисления. В структуру системы входят лёгкие, сердце, сосудистая система, кровь, системы биологического окисления и регуляторные системы.

Условно адаптивные реакции подразделены на две группы:

экстренной адаптации и долговременной адаптации.

ЭКСТРЕННАЯ АДАПТАЦИЯ

Механизмы экстренной адаптации к гипоксии представлены на рис. 16–8. Они реализуются за счет резкой активации функционирования легких, сердечно-сосудистой системы, системы крови и биологического окисления в клетках.

Видно, что активация первых трех систем обеспечивает

повышенную доставку субстратов обмена веществ и кислорода к

органам и тканям, а интесификация биологического окисления -

ресинтез АТФ, необходимый для повышенного функционирования

органов и пластических процессов в них.

754

- числа сокращений

Рис. 16–8. Механизмы экстренной адаптации организма к

гипоксии.

• Причина активации механизмов срочной адаптации организма к гипоксии: недостаточность биологического окисления. Как следствие, снижается содержание АТФ в тканях, необходимого для обеспечения оптимального уровня жизнедеятельности.

•Ключевое и необходимое звено процесса экстренной адаптации

организма к гипоксии — активация механизмов транспорта O2 и

субстратов обмена веществ к тканям и органам. Эти механизмы

предсуществуют в каждом организме. В связи с этим они активируются

755

сразу (экстренно, срочно) при возникновении гипоксии и снижении

эффективности биологического окисления.

•Повышенное функционирование систем транспорта кислорода и субстратов метаболизма к клеткам сопровождается интенсивным расходом энергии и субстратов обмена веществ. Это означает, что,

механизмы экстренной адаптации к гипоксии имеют высокую энергетическую и субстратную «цену». Именно это является (или может стать) фактором ограничения уровня и длительности гиперфункционирования органов.

СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ

Недостаточность биологического окисления при гипоксии ведёт к гипервентиляции — возрастанию объёма альвеолярной

вентиляции.

•Причина гипервентиляции: – активация афферентной

импульсации от хеморецепторов (аорты, каротидной зоны сонных артерий, ствола мозга и других регионов организма) в ответ на изменение показателей газового состава крови (снижение раО2,

увеличение раCO2 и др.).

•Механизмы гипервентиляции: увеличение частоты и глубины

дыхательных движений и числа раскрывшихся резервных альвеол.

В результате минутный объём дыхания (МОД) может возрасти более чем на порядок: с 5–6 л в покое до 90–110 л в условиях гипоксии.

СЕРДЦЕ

При острой гипоксии функция сердца значительно

увеличивается.

756

•Причина гиперфункции сердца: активации

симпатикоадреналовой системы.

•Механизмы гиперфункции сердца:

–Тахикардия.

–Увеличение ударного выброса крови из сердца. Благодаря этому возрастает интегративный показатель функции сердца — минутный объём кровообращения (сердечный выброс крови). Если в покое он равен 4–5 л, то при гипоксии может достигать 30–40 л

–Повышение линейной и объёмной скорости кровотока в сосудах.

СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА

В условиях гипоксии развивается феномен перераспределения,

или централизации кровотока.

•Причины и механизмы феномена централизации кровотока:

–Активация в условиях гипоксии симпатикоадреналовой системы и высвобождения катехоламинов. Последние вызывают сужение артериол и снижение притока крови по ним к большинству тканей и органов (мышцам, органам брюшной полости, почкам, подкожной клетчатке и др.).

–Быстрое и значительное накопление в миокарде и ткани мозга

метаболитов с сосудорасширяющим эффектом: аденозина,

простациклина, ПгЕ, кининов и других. Эти вещества не только препятствуют реализации вазоконстрикторного действия катехоламинов, но и обеспечивают расширение артериол и увеличение кровоснабжения сердца и мозга в условиях гипоксии.

757

Последствия феномена централизации кровотока:

•Расширение артериол и увеличение кровоснабжения мозга и сердца.

•Одновременное сужение просвета артериол и уменьшение объёма

кровоснабжения в других органах и тканях: мышцах, подкожной

клетчатке, сосудах брюшной полости, почках.

СИСТЕМА КРОВИ

Острая гипоксия любого генеза сопровождается адаптивными

изменениями в системе крови. Они заключаются в:

•Активации выброса эритроцитов из костного мозга и депо крови (в

последнем случае — одновременно с другими форменными элементами крови).

–Причина мобилизации эритроцитов: высокая концентрация в крови катехоламинов, тиреоидных и кортикостероидных гормонов. В результате при острой гипоксии развивается полицитемия.

–Следствие: увеличение кислородной ёмкости крови.

•Повышении степени диссоциации HbO2 в тканях.

– Причины:

▫гипоксемия, особенно в капиллярной и венозной крови. В

связи с этим именно в капиллярах и посткапиллярных венулах происходит возрастание степени отдачи кислорода HbO2;

▫ацидоз (закономерно развивающийся при любом типе

гипоксии);

758

▫повышенная в условиях гипоксии концентрация в

эритроцитах 2,3-дифосфоглицерата, а также других органических фосфатов: АДФ, пиридоксальфосфата. Эти

вещества стимулируют отщепление кислорода от HbO2.

•Увеличением сродства Hb к кислороду в капиллярах лёгких. Этот эффект реализуется при участии органических фосфатов, в основном —

2,3-дифосфоглицерата. При этом важное значение имеет свойство Hb

связывать значительное количество кислорода даже в условиях существенно сниженного pО2 в капиллярах лёгких. При pО2 равном

100 мм рт.ст. образуется 96% HbO2, при pО2 80 и 50 мм рт.ст. — 90 и 81% соответственно.

СИСТЕМЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ

Активация обмена веществ — важное звено экстренной адаптации организма к острой гипоксии. Это обеспечивает:

•Повышение эффективности процессов усвоения кислорода и субстратов окисления тканями организма и доставки их к

митохондриям.

•Активацию ферментов окисления и фосфорилирования, что

наблюдается при умеренном повреждении клеток и их митохондрий.

•Увеличение степени сопряжения процессов окисления и

фосфорилирования адениннуклеотидов: АДФ, АМФ, а также креатина.

•Активацию гликолитического пути окисления. Этот феномен регистрируется при всех типах гипоксии, особенно на ранних её этапах.

Причины активации гликолиза:

759

– снижение внутриклеточного уровня АТФ и его ингибирующего

влияния на ферменты гликолиза;

– увеличение содержания в клетках продуктов гидролиза АТФ

(АДФ, АМФ, неорганического фосфата), активирующих ключевые

гликолитические ферменты.

ДОЛГОВРЕМЕННАЯ АДАПТАЦИЯ

•Причина формирования механизмов долговременной адаптации к гипоксии: повторная или продолжающаяся недостаточность биологического окисления умеренной выраженности.

•Условиями формирования механизмов долговременной адаптации к гипоксии являются:

– Повторное и/или длительно продолжающееся воздействие умеренной гипоксии, вызывающее многократную активацию срочных механизмов адаптации. Это обеспечивает формирование структурно-функциональной основы для процессов долговременного адаптации к гипоксии. Существенно, чтобы интервал между эпизодами умеренной гипоксии не был слишком велик или мал.

Большой интервал приведёт к ликвидации структурных (субклеточных,

клеточных, органно-тканевых) адаптивных изменений.

Малый интервал — будет недостаточен для их развития и закрепления.

– Выраженность умеренной гипоксии. Гипоксия слишком малой выраженности не активирует механизмов срочной и долговременной адаптации. Регистрируются лишь преходящие реакции в диапазоне физиологического ответа на снижение биологического окисления.

760