Патофизиология. Литвицкий. 2013

Гипоксия чрезмерной выраженности вызывает срыв процесса

адаптации, расстройства функций, обмена веществ и повреждение

структур организма.

–Оптимальное состояние жизнедеятельности организма. Это

позволяет развить механизмы срочной адаптации и закрепить структурно-функциональные изменения, лежащие в основе долговременной адаптации к гипоксии. Недостаточность каких-либо систем организма (дыхательной, ССС, крови, тканевого метаболизма)

и/или пластических процессов делают невозможным осуществление адаптивных процессов к гипоксии (как и к другим экстремальным факторам).

МЕХАНИЗМЫ ДОЛГОВРЕМЕННОЙ АДАПТАЦИИ

Долговременная адаптация к гипоксии реализуются на всех уровнях жизнедеятельности: от организма в целом до клеточного

метаболизма.

Реализуется процесс адаптации к длительной гипоксии

(также как и к эксиренной) при участии систем внешнего дыхания,

сердечно-сосудистой, крови и биологического окисления. Но основной среди них становится значительная активация образования митохондрий и процессов окисления в них!

Процесс долговременной адаптации к гипоксии имеет несколько важных особенностей. К наиболее значимым среди них относят:

761

•Процессы приспособления к повторной и/или длительной гипоксии

формируются длительно в результате многократной и/или продолжительной активации срочной адаптации к гипоксии.

•Переход от несовершенной и неустойчивой экстренной адаптации к гипоксии к устойчивой и долговременной адаптации имеет существенное биологическое (жизненно важное) значение: это создаёт

условия для оптимальной жизнедеятельности организма в новых,

часто экстремальных условиях существования.

•Основой перехода организма к состоянию долговременной

адаптированности к гипоксии является активация синтеза

нуклеиновых кислот и белков в усиленно работающих тканях и органах. К ним относятся прежде всего те, которые обеспечивают

транспорт кислорода и субстратов обмена веществ, а также ткани,

интенсивно функционирующие в условиях гипоксии.

•В отличие от экстренной адаптации к гипоксии, при которой ведущее

значение имеет активация механизмов транспорта O2 и субстратов обмена веществ к тканям, основным звеном долговременного

приспособления к гипоксии является значительное повышение эффективности процессов биологического окисления в митохондриях.

•Системы доставки кислорода и продуктов обмена веществ к тканям (внешнего дыхания и кровообращения), при устойчивой

адаптации к гипоксии также приобретают новые качества:

повышенные мощность, экономичность и надёжность функционирования.

762

Системы и главные процессы реализации механизма

долговременной адаптации к гипоксии представлены на рис. 16–9.

Хроническая

гипоксия

Рис. 16–9. Механизмы долговременной адаптации организма

к гипоксии.

763

Основные механизмы долговременной адаптации организма к гипоксии:

•Системы биологического окисления. Они обеспечивают оптимальное энергетическое обеспечение гиперфункционирующих

структур и уровень пластических процессов в них в условиях гипоксии.

Это достигается благодаря увеличению:

–числа митохондрий и количества крист в них,

–числа молекул ферментов тканевого дыхания в каждой

митохондрии, а также активности ферментов, особенно —

цитохромоксидазы,

–эффективности процессов биологического окисления и сопряжения его с фосфорилированием,

–эффективности механизмов анаэробного ресинтеза АТФ в

клетках.

•Система внешнего дыхания. Она обеспечивает уровень газообмена,

достаточный для оптимального течения обмена веществ и пластических процессов в тканях. Это достигается благодаря:

– гипертрофии лёгких и увеличению в связи с этим: площади альвеол, числа капилляров в межальвеолярных перегородках,

уровня кровотока в этих капиллярах;

аэро-гематического барьера лёгких.

764

– повышению эффективности соотношения вентиляции

(вентиляционно-перфузионного соотношения).

–гипертрофии и возрастанию мощности дыхательной мускулатуры.

–возрастанию жизненной ёмкости лёгких (ЖЁЛ).

•Сердце. При долговременной адаптации к гипоксии увеличивается

сила, а также скорость процессов сокращения и расслабления

миокарда. В результате происходит возрастание объёма и скорости

выбрасываемой в сосудистое русло крови — ударного и сердечного

(минутного) выбросов. Эти эффекты становятся возможными

благодаря:

– умеренной сбалансированной гипертрофии всех структурных элементов сердца: миокарда, сосудистого русла,

нервных волокон;

–увеличению числа функционирующих капилляров в миокарде;

–уменьшению расстояния между стенкой капилляра и сарколеммой кардиомиоцита;

–увеличению числа митохондрий в кардиомиоцитах и эффективности реакций биологического окисления. В связи с этим сердце расходует на 30–35% меньше кислорода и субстратов обмена веществ, чем в неадаптированном к гипоксии состоянии;

765

– повышению эффективности трансмембранных процессов

(транспорта ионов, субстратов и продуктов метаболизма,

кислорода и др.).

–возрастанию мощности и скорости взаимодействия актина и миозина в миофибриллах кардиомиоцитов.

–повышению эффективности адрен- и холинергических систем регуляции сердца.

•Сосудистая система. В адаптированном организме сосудистая система способна обеспечивать такой уровень перфузии тканей кровью,

который необходим для осуществления их функции даже в условиях гипоксии. В основе этого лежат следующие механизмы:

–увеличение количества функционирующих капилляров в

тканях и органах.

–снижение миогенного тонуса артериол и уменьшение реактивных свойств стенок резистивных сосудов к вазоконстрикторам: катехоламинам, АДГ, лейкотриенам,

отдельным Пг и другим. Это создаёт условия для развития устойчивой артериальной гиперемии в функционирующих органах и тканях.

•Система крови. При устойчивой адаптации организма к гипоксии

существенно возрастают кислородная ёмкость крови, скорость

диссоциации HbO2, сродство дезоксигемоглобина к кислороду в капиллярах лёгких.

Увеличение кислородной ёмкости крови является результатом

стимуляции эритропоэза и развития эритроцитоза. Активация

766

эритропоэза, в свою очередь, вызвана увеличением в условиях ишемии и гипоксии образования в почках эритропоэтина.

•Метаболизм. Обмен веществ в тканях при достижении состояния устойчивой адаптированности к гипоксии имеет несколько важных особенностей. К числу наиболее важных относят следующие:

–экономное использование кислорода и субстратов обмена веществ в реакциях биологического окисления и пластических процессах.

–высокая эффективность реакций анаэробного ресинтеза АТФ.

–доминирование анаболических процессов в тканях по сравнению с катаболическими.

–высокая мощность и мобильность механизмов трансмембранного переноса ионов. В значительной мере это является следствием повышения эффективности работы мембранных АТФаз. Это обеспечивает регуляцию трансмембранного распределения ионов, миогенного тонуса артериол, водно-солевого обмена и других важных процессов.

•Системы регуляции. Регуляторные системы адаптированного к гипоксии организма обеспечивают достаточную эффективность,

экономичность и надёжность управления его жизнедеятельностью. Это достигается благодаря включению механизмов нервной и гуморальной регуляции функций.

Нервная регуляция.

767

Значительные изменения как в высших отделах мозга, так и в

вегетативной нервной системе адаптированного к гипоксии организма

характеризуются:

– повышенной резистентностью нейронов к гипоксии и

дефициту АТФ, а также некоторым другим факторам

(например, токсинам, недостатку субстратов метаболизма);

–гипертрофией нейронов и увеличением числа нервных окончаний в тканях и органах;

–увеличенной чувствительностью рецепторных структур к нейромедиаторам. Последнее, как правило, сочетается с уменьшением синтеза и высвобождения нейромедиаторов.

Указанные, а также и другие изменения в нервной системе

способствуют:

–реализации мобильных регулирующих нейро-

гуморальных влияний на органы и ткани;

–быстрой выработке и сохранению новых условных рефлексов;

–переходу приобретённых навыков из кратковременных в долговременные;

–повышенной устойчивости нервной системы к патогенным воздействиям.

Гуморальная регуляция.

Перестройка в условиях гипоксии функционирования

эндокринной системы обусловливает:

768

– меньшую степень стимуляции мозгового вещества

надпочечников, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой

и других эндокринных систем. Это ограничивает активацию

механизмов стресс-реакции и её возможные патогенные

эффекты;

– повышение чувствительности рецепторов клеток к

гормонам, что способствует уменьшению объёма их синтеза в железах внутренней секреции.

В целом, изменения в системах регуляции потенцируют как системные, так и органные приспособительные реакции организма,

жизнедеятельность которого осуществляется в условиях гипоксии.

РАССТРОЙСТВА В ОРГАНИЗМЕ ПРИ ГИПОКСИИ

Характер, динамика и степень изменений жизнедеятельности организма в условиях гипоксии зависят от ряда факторов: типа гипоксии, её степени, скорости развития, а также от состояния реактивности организма.

•Острая и острейшая (молниеносная) тяжёлая гипоксия

приводит к быстрой потере сознания, подавлению функций

организма и его гибели. Такая картина наблюдается, например, при вдыхании газовых смесей, не содержащих кислорода или содержащих его в малых количествах. Это может быть при авариях в производственных условиях (например, в шахтах), в летательных аппаратах, в подводных лодках, при поломке скафандров.

Молниеносная гипоксия развивается также при фибрилляции

769

желудочков сердца, при острой массивной (артериальной) кровопотере,

отравлении цианидами и других подобных ситуациях.

•Хроническая (постоянная или прерывистая) умеренная

гипоксия сопровождается, как правило, адаптацией организма к

гипоксии.

Ниже приводится характеристика расстройств в организме при

острой и подострой формах гипоксии.

РАССТРОЙСТВА ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

Расстройство обмена веществ (рис. 16–10) является одним из

наиболее ранних проявлений гипоксии.

В условиях острой и подострой гипоксии закономерно развивается ряд метаболических расстройств:

•Уровень АТФ и креатинфосфата при гипоксии любого типа прогрессирующе снижаются вследствие подавления процессов биологического окисления (особенно — аэробных) и сопряжения их с фосфорилированием.

•Содержание АДФ, АМФ и креатина нарастают вследствие нарушения их фосфорилирования.

•Концентрация неорганического фосфата в тканях увеличивается в

результате повышенного гидролиза АТФ, АДФ, АМФ, креатинфосфата и подавления реакций окислительного фосфорилирования.

•Процессы тканевого дыхания в клетках подавлены вследствие дефицита кислорода, недостатка субстратов обмена веществ,

подавление активности ферментов тканевого дыхания.

770