1 Семестр / 5. Гипоксия +

Патогенез: нарушение газообмена в легких → гипоксемия → уменьшение кислорода в тканях → недостаточность тканевого дыхания → уменьшение АТФ и накопление недоокисленных продуктов → нарушение функций и структуры клеток → некроз.

Основные показатели, характеризующие кислородотранспортные функции при дыхательной гипоксии:

1.Кислородная емкость крови N, ↑ (↑ – при эффективности компенсаторных механизмов).

2.Содержание кислорода в артериальной крови ↓.

3.Содержание кислорода в венозной крови ↓.

4.Напряжение кислорода в артериальной крови ↓.

5.Артерио-венозная разница содержания кислорода остается нормальной (N – при эффективности компенсаторных механизмов) или сниженной (↓).

5.Этиология, патогенез, изменение содержания кислорода в артериальной крови при гемической гипоксии.

Этиология: гемическая гипоксия обусловлена нарушениями в количественном или качественном составе гемоглобина, что снижает его способность транспортировать кислород. Основные причины:

Количественные изменения, уменьшающие количества эритроцитов и гемоглобина в крови: снижение уровня гемоглобина при анемиях любого происхождения (постгеморрагических, железодефицитных, гемолитических, гипо- и апластических).

Качественные изменения гемоглобина, снижающие его кислородтранспортную функцию:

воздействие веществ с высоким 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;

При воздействии угарного газа образуется карбоксигемоглобин, который практически не диссоциирует, что снижает способность гемоглобина связываться с кислородом, хотя содержание гемоглобина в крови нормально.

образование в крови метгемоглобина

в результате:

наследственно обусловленной недостаточности восстанавливающих ферментных систем эритроцитов (метгемоглобинредуктаз),

действия токсических веществ, способных образовывать метгемоглобин (окислители, нитраты, анилин, амидо- и нитропроизводные бензола, фенацетин, противомалярийные средства, сульфаниламиды и др.)

Образование метгемоглобина (неспособного обратимо связываться с кислородом) также снижает кислородную емкость крови, вызывая признаки гипоксии при концентрации метгемоглобина 20-50%.

Патогенез: количественные или качественные изменения гемоглобина → уменьшение кислородной емкости крови → гипоксемия → гипоксия → нарушение тканевого дыхания → уменьшение АТФ, ацидоз → нарушение функций и структур клеток → некроз.

Основные показатели, характеризующие кислород транспортные функции при гемической гипоксии:

1.Кислородная емкость крови ↓.

2.Содержание кислорода в артериальной крови ↓.

3.Содержание кислорода в венозной крови ↓.

4.Напряжение кислорода в венозной крови ↓.

5.Артерио-венозная разница содержания кислорода N (N – при эффективности компенсаторных механизмов)/↑.

6.Этиология, патогенез, изменение содержания кислорода в артериальной крови тканевой гипоксии.

Этиология тканевой гипоксии: снижение способности клеток утилизировать кислород в результате нарушения процессов биологического окисления. Основные причины:

любое нарушение образования и снижение активности ферментов дыхательной цепи (основной фактор):

отравление цианидами (классический пример), которые:

1.блокируют цитохромоксидазную систему, обеспечивающую перенос электронов на кислород

2.блокируют тканевое дыхание (на 93 %), окислительное фосфорилирование и энергообразование.

передозировка барбитуратами.

Флавиновые ферменты могут передавать электроны кислороду, но этот процесс очень медленный и неэффективный, обеспечивает утилизацию всего лишь около 7 % кислорода, необходимого для тканевого дыхания.

ацидоз;

дефицит витаминов (тиамина, рибофлавина, пантотеновой кислоты);

лучевая болезнь;

перегревание;

уремия.

Патогенез:

1.нарушение использования кислорода в ходе тканевого дыхания;

2.активации свободно-радикального окисления:

в присутствии тканевых катализаторов и молекулярного кислорода;

при токсическом действии повышенного давления кислорода, ионизирующих излучений, дефиците естественных антиоксидантов (витамин токоферол), а также, в конечном итоге, недостаточном снабжении клеток кислородом, т.е. при гипоксии любого происхождения

3.повреждение определенных участков биологических мембран и нарушение их свойств в поддержании гомеостаза:

связано с токсическим действием гипербарического кислорода;

4.поражание липидные компоненты мембран митохондрий,

изменение их проницаемости,

разобщение дыхания и окислительного фосфорилирования,

дефицит макроэргических соединений.

5.уменьшение АТФ и ацидоз;

6.нарушение функций и структуры клеток;

7.дистрофические изменения;

8. некроз.

Summary

Свободно-радикальное окисление, таким образом, может выступать как первичный фактор тканевой гипоксии при отравлении кислородом, лучевых воздействиях или как следствие дефицита кислорода при других формах гипоксии из-за торможения системы защитных ферментов, инактивирующих перекисные соединения.

Основные показатели, характеризующие кислородтранспортные функции при тканевой гипоксии:

1.Кислородная емкость крови N.

2.Содержание кислорода в артериальной крови ↓.

3.Содержание кислорода в венозной крови ↑.

4.Напряжение кислорода в венозной крови ↑.

5.Артерио-венозная разница содержания кислорода ↓.

7.Этиология, патогенез, изменение содержания артериальной крови кислорода в циркуляторной гипоксии.

Этиология: циркуляторная гипоксия возникает в результате недостаточного кровоснабжения тканей, не соответствующего их потребностям в кислороде. Основные причины:

Нарушения системной гемодинамики: сердечная недостаточность, обезвоживание, шок, кровопотеря, поражение надпочечников.

Нарушения периферического кровообращения и микроциркуляции: ишемия (локальное снижение кровотока), венозная гиперемия (застой крови).

Патогенез:

1.замедление кровотока в сосудах микроциркуляторного русла;

2.кровь дольше контактирует с клетками и в большем количестве отдает кислород;

3.потребность окислительных процессов, происходящих с поглощением кислорода, не обеспечивается;

4.нарушение доставки кислорода к тканям и недостаточность тканевого дыхания;

5.уменьшение АТФ и ацидоз

6.нарушение функции структуры клеток

7.возникают:

нарушения гистогематических барьеров

расстройства микроциркуляции,

отеки;

8.дистрофические изменения;

9.некроз.

Основные показатели, характеризующие кислородтранспортные функции при циркуляторной гипоксии:

1.Кислородная емкость крови N, ↑ (↑ — при эффективности компенсаторных механизмов).

2.Содержание кислорода в артериальной крови N, ↑ (↑ — при эффективности компенсаторных механизмов).

3.Содержание кислорода в венозной крови ↓.

4.Артерио-венозная разница содержания кислорода ↑.

8.Этиология гипоксии при разобщении дыхания и окислительного фосфорилирования. Последствия для клетки.

Это состояние, при котором потребление О2 и окисление субстратов продолжаются, а синтез АТФ невозможен.

Этиология гипоксии при разобщении дыхания и окислительного фосфорилирования: избыток тироксина, катехоламинов, а также бактериальные токсины оказывают влияние на тканевое дыхание в клетке, приводя к набуханию митохондрий и разобщению сопряжения дыхания и окислительного фосфорилирования. 5

В этом случае выравнивается градиент конц-ции рН, исчезает движущая сила фосфорилирования.

При этом энергия переноса протонов и электронов рассеивается в виде тепла, поэтому температура тела ↑.

Последствия для клетки:

1.Снижение эффективности усвоения кислорода клетками. Это происходит из-за ингибирования активности ферментов биологического окисления, изменения физикохимических параметров в тканях, торможения синтеза ферментов и повреждения мембран клеток. 1

2.Снижение степени сопряжения окисления и фосфорилирования. В этих условиях увеличиваются расход кислорода тканями и интенсивность функционирования компонентов дыхательной цепи. Однако большая часть энергии транспорта электронов трансформируется в тепло и не используется для ресинтеза макроэргов. 1

3.Активация анаэробного гликолиза. 24 Клетка расходует гликоген, обеспечивая себя энергией за счёт бескислородного распада глюкозы. Запасы гликогена в клетке истощаются. 2

4.Повреждение калий-натриевого насоса. При дефиците энергии ограничиваются возможности наиболее энергоёмкого фермента в клетке — калий-натриевой АТФ-азы. В результате чего утрачивается нормальный калий-натриевый градиент: клетки теряют ионы калия, а вне клеток возникает его избыток — гиперкалиемия. 2

5.Увеличение внутриклеточной концентрации кальция. Вначале это обусловлено нехваткой энергии для работы кальций-магниевого насоса. При углублении гипоксии кальций попадает в клетку уже через входные кальциевые каналы наружной мембраны, а также массивным потоком из митохондрий, цистерн гладкого эндоплазматического ретикулума и через повреждённые клеточные мембраны. 2

6.Повышение внутриклеточного рН. Это приводит к увеличению проницаемости мембран лизосом и разрушению клеточных структур под действием лизосомальных гидролитических ферментов. 3

9.Оксигенация крови при различных видах гипоксии.

10. Нарушение обмена веществ и физиологических функций при гипоксии.

Нарушение обмена веществ при гипоксии:

1. увеличение проницаемости биологических мембран;

Нарушается транспортная функция мембран.

Ухудшается активное перемещение ионов и биоэнергетика клетки. 2. изменения энергетического обмена;

Дефицит кислорода:

Влияет на все виды обмена веществ, особенно энергетический.

Приводит к недостатку макроэргических соединений и усилению распада АТФ.

Преобладание распада веществ:

Из-за дефицита АТФ преобладают эффекты контринсулярных гормонов.

Увеличивается распад гликогена, жиров и белков.

Снижение синтетических процессов:

Дефицит энергии уменьшает синтез белка. 3. изменения углеводного обмена:

Увеличение потенциала фосфорилирования (ПФ):

Нарастает количество АДФ и неорганического фосфата, уменьшается уровень АТФ.

Активация гликолиза:

Накопление молочной и пировиноградной кислот.

Увеличение кислоты в крови:

Накопление аминокислот, β-оксимасляной и ацетоуксусной кислот.

Развитие ацидоза.

4.нарушения обмена липидов и белков.

5.клеточные повреждения:

Возможное нарушение лизосом:

Адаптивные реакции организма

Общие характеристики

Гипоксия возникает при несостоятельности адаптивных реакций организма.

Все компенсаторные реакции делятся на срочные и долговременные.

Реакции могут проявляться на клеточном, тканевом, органном, системном и организменном уровнях.

1.Дыхательная система:

1.срочные механизмы:

учащение и углубление дыхания;

увеличение минутного объема дыхания;

мобилизация резервных альвеол;

увеличение легочного кровообращения; 2. долговременные механизмы:

Лечение гипоксии проводится с учетом основных патогенетических механизмов этого процесса и его тяжести.

Важная роль в обосновании, классификации антигипоксантов принадлежит В.М. Виноградову, М.В. Кораблеву, П.И. Лукиенко, согласно которым выделяются следующие противогипоксические средства:

1.Улучшающие доставку кислорода к тканям и его утилизацию за счет стимуляции дыхания, кровообращения (аналептики, кардиотонические средства), повышения диссоциации оксигемоглобина (углекислота, молочная кислота), усиление эритропоэза.

наиболее эффективны при не тяжелом кислородном голодании;

при тяжелой гипоксии:

возбуждение дыхания и сердца увеличивают потребление ими кислорода и усугубляют кислородное голодание;

при чрезмерном учащении дыхания развивается алкалоз, в условиях которого диссоциация оксигемоглобина уменьшается.

2.Вещества, повышающие устойчивость организма к гипоксии за счет снижения потребления кислорода (наркотические, снотворные, транквилизаторы, антиадренэргические средства).

введение резерпина – угнетение функции симпато-адреналовой системы:

уменьшает кислородный запрос тканей;

резко повышает устойчивость организма к гипоксии.

наркотики, снотворные, нейролептики, транквилизаторы,

1.снижают функциональную активность нервной системы, в том числе и симпатического отдела;

2.способствуют замедлению движения, секреции, обменных процессов;

3.таким образом, уменьшают потребление кислорода организмом.

3.Средства, способствующие сохранению или образованию макроэргов:

вещества с электронно-акцепторными или электроннодонаторными свойствами (цитохром С, НАД, НАДФ, аскорбиновая кислота, глютатион, цистеин, АТФ, АДФ, АМФ);

вещества, активирующие ферментные и коферментные системы (кокарбоксилаза, никотинамид, тиамин, аскорбиновая кислота, аминокислоты типа метионина, триптофана, цистеина), вещества, содержащие тиоловые группы (глютатион, унитиол), производные пиримидина (пентоксил, метацил);

АТФ или фосфорилированные углеводы (глюкозо-1-фосфат, глюкозо-6-фосфат, фруктозо-1,6- фосфат) способствуют пополнению и сохранению АТФ, которая обычно используется для фосфорилирования глюкозы.

4. Средства, нормализующие мембраны клеток, рН, электролитный обмен: