Учебник (Овсянников) - общая патофизиология Ч1

септическом эндокардите). Поэтому выделяют клеточную и бактериальную формы эмболии.

В зависимости от локализации выделяют: эмболию малого круга кровообращения (эмболы заносятся из вен большого круга и правого сердца); эмболию большого круга кровообращения (эмолы заносятся из легочных вен через дефекты межжелудочковой перегородки сердца, а также аорты и артерий большого круга кровообращения), эмболию воротной вены (эмболы поступают из ее разветвлений).

Проявления эмболии зависят от степени расстройств кровообращения и органа, в котором они происходят. В клинической практике наиболее часто встречаются с эмболией сосудов легких, мозга, нижних конечностей.

Исходом эмболии артериального сосуда может быть инфаркт с соответствующими симптомами в зависимости от поражаемого органа.

Профилактика эмболии

Профилактика эмболии осуществляется на основании знания возможности ее развития, например, соблюдение медперсоналом техники введения лекарств, подъема водолаза или предупреждение разгерметизации кабины предупреждает воздушную и газовую эмболии. Своевременное лечение заболеваний сердца и сосудов (тромбофлебитов), а также соблюдение строгого режима может свести к минимуму возможность тромбоэмболии.

Глава 11. ГИПОКСИЯ

В крови кислород растворен в плазме и входит в состав оксигемоглобина. Чем выше в крови напряжение свободного кислорода, тем больше химически связывается он с гемоглобином. Соединение кислорода с гемоглобином это своеобразный химический процесс, получивший название оксигенации. Он не является окислением, так как железо гема не меняет валентность.

При оптимальных условиях рН, температуры, электролитного баланса и др. 1 г гемоглобина связывает 1,34-1,36 мл О2. Эта величина получила название константы Хюфнера. Количество миллилитров кислорода, способное связаться гемоглобином в 100 мл крови, назы-

201

вается кислородной емкостью крови. Таким образом, кислородная емкость крови определяется количеством в ней активного гемоглобина. Учитывая, что в среднем количество гемоглобина в артериальной крови равно 14-15 %, кислородная емкость ее составляет 19-21 об. %, т.е. гемоглобин 100 мл артериальной крови способен связать 19-21 мл О2.

Учитывая, что в норме артериальная кровь насыщена О2 на 95-97 %, введено понятие насыщения крови кислородом, выражаемое в процентах.

Насыщение крови кислородом Связанный с гемоглобином О 2 100% Кислородная емкость

Между парциальным давлением кислорода в плазме и процентом оксигемоглобина (% НвО2) существует определенная зависимость, которая Баркрофтом была представлена графически в виде кривой диссоциации оксигемоглобина (рис. 11.1). Изменение кривой в системе координат называется сдвигом кривой диссоциации, что наиболее наглядно выступает при различных видах гипоксии.

Сравнительно пологий ход кривой при снижении парциального давления кислорода до 50—60 мм рт. ст. свидетельствует о достаточно интенсивном образовании оксигемоглобина, даже при небольшом содержании кислорода в окружающем воздухе.

Рис. 11.1. Кривая диссоциации оксигемоглобина крови человека по вертикали - насыщение гемоглобина кислородом %; по горизонтали - давление кислорода, мм рт. ст. (В.И. Войткевич)

Наоборот, резкое снижение нижней части кривой диссоциации оксигемоглобина свидетельствует об интенсивной отдаче кислорода тканям, даже при небольшом содержании его в крови.

202

Степень насыщения зависит не только от парциального давления кислорода в окружающей среде и альвеолярном воздухе, но и от рН среды, температуры, электролитов, рСО2, концентрации гемоглобина, содержания карбоангидразы, витамина С и патологических процессов в организме. Как показывают исследования, снижение рН и повышение температуры облегчают отдачу кислорода тканям. Особенно большое значение придается содержанию в эритроцитах органического фосфата - 2,3 дифосфоглицерата. Именно ацидоз и гипоксия повышают содержание 2,3 дифосфоглицерата, что способствует лучшей отдаче оксигемо глобином кислорода и в тканях. В условиях гипоксии наряду с облегчением отдачи кислорода в тканях способность его связываться с гемоглобином в легких снижается.

При понижении рН крови легких вследствие гипервентиляции оксигенация улучшается.

Поступление кислорода к тканям определяется диффузией, но ее эффективность зависит от величины градиента диффузии на разных участках транспорта кислорода. Отсюда, важно знать их нормальные величины. Они представлены на рисунке 11.2 как ступени-каскады (В.Б. Малкин, Е.Б. Гиппенрейтер).

Так, в окружающем воздухе на уровне моря парциальное давление кислорода (рО2) равно 150-160 мм рт. ст., в альвеолах – 113-115 мм рт. ст., в артериальной крови – 90-95, в капиллярах, - 85-90 мм рт. ст., в клетках - 80 мм рт. ст., в венозной крови - 50 мм рт. ст.

Жизнедеятельность клеток может осуществляться при снижении рО2 в окружающей их среде только до определенной величины, при которой еще сохраняется дыхание. Эта величина получила название критической концентрации кислорода или критического парциального давления кислорода внутри клеток. Для артериальной крови критическая концентрация кислорода составляет 27-33 мм рт. ст., для венозной - 19 мм рт. ст.

Для клеток головного мозга критическая концентрация кислорода равна 2-6 мм рт. ст. (Е.А. Коваленко, Л.Н. Гринберг, В.Б. Малкин, Е.Б. Гиппенрейтер).

203

Рис. 11.2. Диффузные градиенты рО2, на разных этапах транспорта О2, в организме в норме (1) и на высоте 5000 м (2)

а - исходной уровень; б- бронхи; в- артериальная кровь; д- капилляры; е- клетки; ж- венозная кровь. Пунктиром обозначены границы колебаний рО2

Всякое усиление дыхания или, что-то же самое, увеличение транспорта электронов в дыхательной цепи ферментов повышают критическую концентрацию кислорода в митохондриях клеток. Отсюда полагают, что клетки с повышенной резистентностью к кислородному голоданию должны иметь и меньшие величины критической концентрации кислорода и критическое парциальное давление его. Критическая концентрация кислорода не является величиной постоянной. Она меняется в соответствии с метаболической активностью клетки. Усиление, например, дыхания, повышает и критическое парциальное давление кислорода, наоборот, по мнению Е.А. Коваленко и Л.Н. Гринберг, повышение устойчивости к гипоксии во многом связано со снижением критической концентрации кислорода в клетках.

Основное назначение кислорода заключается в использовании его тканями в процессе тканевого дыхания. При недостатке его в тканях формируется типовой патологический процесс, получивший название гипоксии.

Гипоксия - типовой процесс, возникающий при недостаточном снабжении тканей кислородом или нарушении его утилизации в процессе биологического окисления.

В доставке кислорода тканям принимают участие легкие, кровь, сердечно-сосудистая система. Дефицит кислорода может возникнуть

204

на различных этапах его поступления и использования, а также при уменьшении содержания в окружающем человека воздухе.

Учитывая это, И.Р. Петров предложил разделить гипоксии на две основные группы: гипоксию вследствие недостатка кислорода во вдыхаемом воздухе, гипоксию при патологических процессах. Кроме того, тканевая гипоксия подразделяется как первичная и вторичная. При вторичной снижается рО2 в тканях ниже критического уровня. При первичной поражаются митохондрии, и они не способны утилизировать кислород.

Наконец, некоторые авторы выделяют так называемую субстратную гипоксию. Например, когда при дефиците глюкозы в мозге не усваивается кислород.

Целесообразно также выделять и физиологическую гипоксию. Кислородное голодание наблюдается у человека и животных вследствие многих физиологических процессов. Физиологическая гипоксия наблюдается после тяжелой физической работы, больших физических нагрузок у спортсменов, гипоксия матери и плода, а также по мере старения организма. При старении имеет место неадекватное кислородное снабжение и поэтому уровень тканевого кислорода снижается. Даже небольшая степень гипоксии в пожилом возрасте вызывает включение компенсаторных механизмов, но последние оказываются недостаточно эффективными для поддержания кислородного снабжения, что приводит к снижению парциального давления О2 в тканях (рО2).

Исследования показывают, что при дыхании газовой смесью, обедненной кислородом, парциальное давление его в ткани пожилых снижается более существенно (рис. 11.3).

Поэтому при работе даже небольшой интенсивности у пожилых людей величина кислородного долга втрое выше, чем у молодых людей.

Физиологическая гипоксия имеет адаптивное значение для организма, ибо является важной причиной ограничения интенсивности двигательной активности или полностью прекращает ее.

205

Считают, что искусственное подавление гипоксии, например, с помощью допинга у спортсменов, может привести к летальному исходу. Кроме того, физиологическая гипоксия повышает устойчивость организма, подготавливая последний к качественно новому этапу существования.

Гипоксия при понижении парциального давления кислорода в окружающей среде наблюдается в условиях высокогорья при декомпрессионной болезни у летчиков, космонавтов, а также при работах в шахтах, шахтных колодцах, неполадках системы кислородообеспечения. Это сопровождается снижением парциального давления кислорода в окружающей среде, альвеолах легких, ухудшением оксигенации крови, гипоксемией и, в конечном итоге, гипоксией.

Рис. 11.3 Уровень рО2 в подкожной клетчатке у людей молодого (а), пожилого (б) и старческого (в) возраста при дыхании газовой смесью с 12,5 % кислорода (О.В. Коркушко, Л.А. Иванов)

Гипоксия при патологических процессах подразделяется по этиологии и патогенезу на 5 основных форм:

1.Гипоксическая (дыхательная) гипоксия возникает при за-

труднении проникновения кислорода в кровь через дыхательные пути

ипри расстройствах дыхания.

2.Гемическая (кровяная) гипоксия связана с количественными (анемии) и качественными (карбоксигемоглобин, метгемоглобин) изменениями гемоглобина.

206

3. Циркуляторная гипоксии обусловлена общими (сердечная и сосудистая недостаточность, цирроз печени) и местными (ишемия, венозная гиперемия) расстройствами кровообращения.

4. Тканевая (гистотоксическая) гипоксия наблюдается при неспособности клеток утилизировать кислород в результате поражения ферментов тканевого дыхания (отравление алкоголем, цианидами, авитаминозах и др.) или мембран клеток (гипероксическая гипоксия, в результате токсического действия кислорода при гипербарической оксигенации).

5. Смешанная гипоксия - в условиях патологии это наиболее распространенная форма гипоксии, представляющая собой сочетание двух и более типов гипоксии (например, при шоке, кровопотере, коме и др.). В клинических условиях гипоксия обычно носит смешанный характер.

Основу приведенной классификации составляет выделение ключевых этапов в переносе кислорода от атмосферы к тканям и его утилизации.

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

Рассмотрим наиболее важные формы гипоксии в условиях патологии.

Гипоксическая (дыхательная, легочная) гипоксия

Она возникает в результате нарушения аппарата дыхания, что приводит к недостаточности оксигенации крови. Это наблюдается при нарушениях проходимости верхних дыхательных путей (опухоли, инородные тела, механическое сдавление и т.д.). поражение бронхов, легких, плевры (бронхоспазм, опухоли, пневмонии, плевриты, эмфизема), параличе дыхательных мышц (отравления ботулиническим токсином, столбнячным токсином, кураре), а также расстройствах центральной регуляции дыхания (кровоизлияния, опухоли продолговатого мозга) и др. При этом возможно нарушение процессов вентиляции, диффузии газов и перфузии, обеспечивающих газообмен в легких.

207

Анализ изменений кислорода в крови показывает (табл. 11.1), что кислородная емкость нормальная или даже повышена. Содержание кислорода, кислородное насыщение, напряжение кислорода в артериальной крови снижены. Поэтому одним из характерных признаков гипоксической гипоксии является гипоксемия.

Насыщение кислородом венозной крови обычно снижено, но артериовенозная разница по кислороду остается нормальной или может быть сниженной.

Таблица 11.1

Показатели кислородтранспортной функции крови при различных типах гипоксии (О.В. Коркошко, Л.А. Иванов)

Гемическая (кровяная) гипоксия

Гемическая гипоксия обусловлена количественными или качественными изменениями гемоглобина, вследствие чего нарушается кислородтранспортная функция крови.

Уменьшение гемоглобина наблюдается при анемиях (особенно при постгеморрагических, железодефицитных, гемолитических, гипо- и апластических).

208

Качественные изменения гемоглобина связаны с действием веществ, обладающих значительно большим сродством к гемоглобину, чем кислород или же в результате действия сильных окислителей. Угарный газ (СО), образующийся при неполном сгорании топлива, в 260-300 раз более активно соединяется с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин - вещество, практически плохо диссоциирующее. Поэтому, хотя содержание гемоглобина в крови нормально, способность связываться с кислородом резко снижается.

Качественные изменения гемоглобина возникают также при образовании в крови метгемоглобина в результате наследственно обусловленной недостаточности восстанавливающих ферментных систем эритроцитов (метгемоглобинредуктаз), либо при действии токсических веществ, способных образовывать метгемоглобин (окислители, нитриты, анилин, амидо- и нитропроизводные бензола, фенацетин, противомалярийные средства, сульфаниламиды и др.).

Метгемоглобин неспособен обратимо связываться с кислородом, поэтому кислородная емкость крови снижается. Признаки гипоксии возникают при наличии в крови 20-50 % метгемоглобина.

Для гемической гипоксии характерно (см. табл. 11.1) снижение кислородной емкости крови (гипоксемия), снижение содержания кислорода в артериальной и венозной крови, напряжения кислорода в венозной крови. Артерио-венозная разница по кислороду обычно в пределах нормы или повышена.

Таким образом, при гемической форме гипоксии оксигенация крови в легких не нарушена, но в результате количественных и качественных изменений гемоглобина уменьшена кислородная емкость крови.

Циркуляторная (сердечно-сосудистая) гипоксия

Она возникает вследствие несоответствия между потребностями тканей в кислороде и их обеспечением в результате неадекватного кровоснабжения. Основными причинами циркуляторной гипоксии являются расстройства кровообращения: общие (сердечная недостаточность обезвоживание, шок, кровопотеря, тотальное поражение надпочечников) или местные (ишемия, венозная гиперемия).

209

Таким образом, циркуляторная гипоксия может носить как генерализованный, так и местный характер, захватывая участок ткани или органа.

Для циркуляторной гипоксии характерно замедление кровотока в сосудах микроциркуляторного русла, поэтому кровь дольше контактирует с клетками и в большем количестве отдает кислород, но потребность окислительных процессов, происходящих с поглощением кислорода, не обеспечивается. Поэтому, вследствие несоответствия доставки кислорода в результате циркуляторных расстройств уровню тканевого обмена, содержание кислорода и его парциальное давление в венозной крови снижено.

Таким образом, при циркуляторной гипоксии снижено содержание. кислорода в венозной крови, парциальное давление его, повышена артерио-венозная разница по содержанию и парциальному давлению кислорода (табл. 11.1).

Тканевая (гистотоксическая) гипоксия

Она возникает вследствие снижения способности клеток утилизировать кислород в результате нарушения биологического окисления. Поэтому любое нарушение ферментов дыхательной цепи будет вести к тканевой гипоксии. Классическим примером являются отравления цианидами, которые, соединяясь с трехвалентным железом, блокируют цитохромоксидазную систему, обеспечивающую перенос электронов на кислород. Практически полностью блокируется тканевое дыхание, окислительное фосфорилирование и энергообразование. Поражение цитохромоксидазы блокирует тканевое дыхание на 93 %. Флавиновые ферменты могут передавать электроны кислороду, но этот процесс очень медленный и неэффективный, обеспечивает утилизацию всего лишь около 7 % кислорода, необходимого для тканевого дыхания.

Тканевая гипоксия возникает также при передозировке барбитуратов, ацидозе, при дефиците витаминов - тиамина, рибофлавина, пантотеновой кислоты; при лучевой болезни, перегревании, уремии.

210