Ado_A_D_Patologicheskaya_fiziologia

ингаляции отравляющих газов, атакже вблизи огня из-за поглощения кислородапри горении. Например, огонь в закрытом помещении быстро сни­ жает уровень кислорода с 21 % (норма) до 10—15 %. Выраженная арте­ риальная гипоксемия в этом случае является основной причиной смерти людей и в значительной мере ответственна за нарушения функции цент­ ральной нервной системы, сердца и почек у ожоговых больных.

брану. Нарушения диффузии, вызванные как уменьшением общей пло­ щади газообмена и ускоренным прохождения эритроцитов по легочным капиллярам (например, при эмфиземе легких), так и снижением прони­ цаемости альвеолярно-капиллярной мембраны (например, при форми­ ровании «гиалиновых мембран» при ОРДС или альвеолярном протеинозе легких), препятствуют выравниванию парциального напряжения кислорода в альвеолах и крови легочных капилляров. Этот феномен по­ лучил название альвеолярно-капиллярного блока и при гистологическом исследовании подтверждается выраженным фиброзом или деструкцией межальвеолярных перегородок. Следует отметить, что константадиффу- зии для углекислого газа в 20 раз превышает константу диффузии для кислорода, поэтому диффузные нарушения в первую очередь отражают­ ся на диффузии кислорода.

ния. Отношение альвеолярной вентиляции к перфузии легочных капилля­ ров называется вентиляционно-перфузионным отношением. Регионарная патология, вызывающая нарушение вентиляционно-перфузионных отно­ шений в легочной ткани, является основным механизмом, ведущим к раз­ витию артериальной гипоксемии при большинстве заболеваний легких.

Известно, что легкие состоят примерно из 300 млн альвеол, перфузируемых кровью параллельно и последовательно. В норме перфузия осуществляется только в тех участках, которые в это время вентилируют­ ся, и именно в них осуществляется газообмен между альвеолярным воз­ духом и кровью легочных капилляров, поэтому у здорового человека вен- тиляционно-перфузионное отношение (Ул/О) приблизительно равно 1. В невентилируемых участках, находящихся в состоянии физиологического ателектаза, перфузии нет. Если же эти участки начинают вентилировать­ ся (например, при углублении дыхания во время физической нагрузки), то легочный кровоток быстро перераспределяется, а перфузия захваты­ вает и эти зоны (рис. 18.6).

Несколько важных механизмов поддерживают нормальные венти- ляционно-перфузионные отношения в легких: кс^ллатеральная вентиля­ ция легких, легочная гипоксическая вазоконстрикция и гипокапническая бронхоконстрикция. Их нарушения при различной патологии легких ве­ дут к развитию дыхательной недостаточности.

Коллатеральная вентиляция обеспечивает вентиляцию перфузируемых альвеол воздухом, минуя бронхи (при их обструкции), через альве­ олярные поры Кона, бронхиоло-альвеолярные коммуникации Ламберта

448

Рис. 18. 6. Вентиляционно-перфузионные отношения в норме (А), при эмфиземе легких (Б), хроническом бронхите (В), исследованные

спомощью метода множественных инертных газов.

имежбронхиальные сообщения Мартина. Объем коллатеральной венти­ ляции пораженных зон легких может колебаться от 10 до 65 % общей вентиляции, причем главным двигателем коллатерального потока воздуха будет различие в уровне давления связанных коллатералями сегментар­ ных зон.

Легочная гипоксическая вазоконстрикция заключается в том, что в недостаточно вентилируемых участках легочной ткани происходит спазм легочных сосудов. Впервые этот феномен был подробно описан и под­ твержден экспериментально в 1946 г. U.S. Von Euler и G. Liljestrand; он получил название рефлекса Эйлера—Лильестранда. Его механизмы до конца не изучены. Предполагается, что гипоксия (снижение Ра02 до уровня 60—70 мм рт.ст.) непосредственно повышает тонус гладкой мускулатуры легочных капилляров, увеличивая проницаемость их мембран для ионов кальция. Возможно также, что гипоксия вызывает нарушение баланса вазоактивных медиаторов, выделяемых эндотелиальными клетками, в ча­ стности оксида азота (N0) и эндотелина. Этот рефлекс легко нарушается при легочной патологии, артериальной легочной гипертензии, высоком положительном давлении в дыхательных путях, а также при использова­ нии некоторых лекарственных препаратов (например, нитратов или ин­ галяционных симпатомиметиков).

Гипокапническая бронхоконстрикция развивается при нарушении перфузии вентилируемых альвеол (например, при тромбоэмболии мел­ ких ветвей легочной артерии). Обструкция легочных сосудов тромбом ведет к развитию гипокапнии, которая, в свою очередь, рефлекторно вы­ зывает сужение дыхательных путей. Возможно, что источником бронхоконстрикторных медиаторов (гистамин, серотонин, простагландины) в этом случае являются активированные тромбоциты, участвующие в фор­ мировании тромба. Этот рефлекс намного слабее, чем гипоксическая вазоконстрикция, и легко подавляется, например, при увеличении дыха­ тельного объема.

449

При различных заболеваниях легких нормальные вентиляционноперфузионные отношения нарушаются, при этом возможно появление патологических зон с относительным преобладанием как вентиляции, так

иперфузии легочной ткани.

Впервом случае (VA/Q > 1) альвеолы вентилируются при недостатке их перфузии кровью, увеличивая объем «физиологического» мертвого пространства (VD) легких.

Мертвое пространство легких включает в себя воздухоносные пути (анатомическое мертвое пространство) и ту часть альвеол, которые вен­ тилируются, но не перфузируются кровью (физиологическое мертвое пространство). При этом для эффективной вентиляции легких важен не столько объем мертвого пространства, сколько его отношение к дыхатель­ ному объему (VD/VT) легких. В норме это отношение не превышает 0,3, т.е. 70 % объема воздуха, вдыхаемого за один вдох, участвует в газооб­ мене, а 3 0 % остается в мертвом пространстве легких (неэффективная вентиляция).

Увеличение отношения VD/VT означает, что организм расходует зна­ чительную часть энергии вхолостую, т.е. на вентиляцию мертвого про­ странства, и в меньшей мере — на альвеолярный газообмен. Для поддер­ жания эффективной вентиляции альвеол при этом происходитувеличение минутного объема дыхания за счет увеличения как дыхательного объема (если это возможно), так и частоты дыхания. При достаточном силовом резерве дыхательной мускулатуры нормальный газовый состав артери­ альной крови может поддерживаться довольно длительно, однако энер­ гетическая «цена» дыхания при этом значительно возрастает.

Следовательно, вентиляция увеличенного мертвого прост­ ранства непосредственно не влияет на оксигенацию артери­ альной крови, но значительно увеличивает работу дыхания.

На рис. 18.6 представлены характерные изменения вентиляционноперфузионного отношения, наблюдаемые при эмфиземе легких. Редук­ ция капиллярного русла легких вследствие деструктивных процессов, характерных для эмфиземы, обусловливает появление множества вен­ тилируемых, но недостаточно перфузируемых участков легочной ткани. Отсутствие артериальной гипоксемии (цианоза) при эмфиземе легких наряду со снижением эластичности легочной ткани и характерным «пых­ тящим» дыханием через полусомкнутые губы, поддерживающим положи­ тельное давление в дыхательных путях на выдохе, общим истощением вследствие увеличенной работы дыхательных мышц формируют доволь­ но характерный внешний вид больных этой группы, обозначенный Burrows (1966) как розовые пыхтельщики (англ. pink puffers).

Второй тип патологии характеризуется формированием зоны, где есть кровоток, но практически нет вентиляции (VA/Q < 1), а следователь­ но, и эффективного газообмена. Притекающая в эти зоны кровь оттекает от них недостаточно артериализованной (увеличивая фракцию «венозного примешивания»), что и является причиной гипоксемии. При компенсатор­ ном усилении вентиляции тех участков, где происходит газообмен, воз-

450

можно усиление элиминации углекислоты, однако дополнительного рос­ та насыщения гемоглобина кислородом при этом не происходит.

Следовательно, артериальная гипоксемия возникает при не­ достаточной вентиляции нормально перфузируемых альвеол.

При этом выраженность артериальной гипоксемии будет опреде­ ляться величиной участков с низким отношением VA/Q, т.е. степенью сни­ жения их вентиляции, а также уровнем их перфузии.

Пример такого распределения вентиляции и перфузии (хроничес­ кий обструктивный бронхит) представлен на рис. 18.6: наряду с нормаль­ ными участками в легких отмечаются участки с низким вентиляционноперфузионным отношением, ведущим к развитию артериальной гипоксемии и появлению цианоза. Выраженная гипоксия в этом случае будет способствовать увеличению легочного сосудистого сопротивления (рефлекс Эйлера—Лильестранда) и развитию правожелудочковой сер­ дечной недостаточности (легочное сердце) с развитием периферических отеков. Характерный внешний вид (цианоз и отеки) этой группы больных позволил в свое время Burrows и соавт. (1966) охарактеризовать их как

синюшные отечники (blue bloaters).

Другим примером образования регионов с низкими отношениями VA/Q может служить чрезмерная перфузия нормально вентилируемых аль­ веол. Такая ситуация может возникнуть, например, при тромбоэмболии легочных артерий, когда происходит перераспределение кровотока в неэмболизированные сосудистые регионы легких.

Выраженность вентиляционно-перфузионных нарушений можно косвенно оценить по показателям напряжения кислорода в артериальной крови (Ра02 ), однако более достоверно — по величине альвеолярно-ар- териальной разницы по кислороду [Р( А .а ) 02 ], в норме не превышающей 10— 20 мм рт.ст.

4. Шунтирование крови. Шунт крови справа налево означает прямой сброс венозной крови в артериальную систему кровообращения, При этом бедная кислородом кровь или полностью минует легочное циркуляторное русло (анатомический шунт), или проходит через сосуды в участках легких, в которых отсутствует газообмен (альвеолярный шунт). По своей сути шунтирование является одним из крайних вариантов вентиляцион­ но-перфузионных нарушений, ведущих к развитию артериальной гипок­ семии.

Величина нормального анатомического шунта не превышает 1 0 % объема сердечного выброса и обусловлена существованием бронхиаль­ ной и коронарной циркуляции, благодаря которым часть крови возвра­ щается в левые отделы сердца неоксигенированной. Его увеличение воз­ можно, например, при врожденных пороках сердца со сбросом-крови справа налево (синдром Эйзенменгера) или наличии артериовенозных фистул (например, у больных телангиэктазией).

Наряду с этим увеличение шунтирования крови отмечено при тром­ боэмболии легочной артерии. Установлено, что почти у 25 % людей оваль-

451

ное отверстие остается закрытым только функционально, но не анато­ мически. При нормальном внутрилегочном давлении нет градиента пра- во-левопредсердного давления, и овальное окно, будучи анатомически открытым, не функционирует. При повышении давления во время тром­ боэмболии легочной артерии правый желудочек работает против высо­ кого сопротивления, при этом может происходить сброс крови через овальное отверстие из правого предсердия в левое, т.е. возникает внутрисердечный шунт крови, ведущий к тяжелым нарушениям газообмена и эпизодам «парадоксальной» эмболии сосудов большого круга кровооб­ ращения.

Портопульмональное шунтирование, развивающееся при хроничес­ ких заболеваниях печени, также является примером увеличения анато­ мического шунтирования крови, которое, например при циррозе печени может достигать 40 % сердечного выброса, однако его механизмы на се­ годня неизвестны.

Альвеолярный шунт, в свою очередь, является причиной развития гипоксемии при паренхиматозных заболеваниях легких — массивной пневмонии, ателектазе или отеке легких. Полностью спавшиеся или за­ полненные экссудатом альвеолы в этом случае не способны участвовать в газообмене даже при значительном повышении парциального напря­ жения кислорода во вдыхаемом воздухе. Элиминация С 0 2 при этом ус­ пешно происходит в основном через регионы, где обеспечивается нор­ мальное отношение вентиляции и перфузии.

Величина шунта или та часть сердечного выброса (Q), которая не участвует в газообмене, может быть рассчитана по уравнению :

Qs/Qt = (СС0 2 - Са02 )/(СС02 - CV02 ),

где Qt — общий кровоток, который складывается из кровотока по шунту (Qs) и кровотока через вентилируемые зоны; Сс'02 , Са02 , Cv02 — содер­ жание кислорода в крови легочных капилляров, артериальной и смешан­ ной венозной крови соответственно.

Содержание кислорода в крови определяется суммой, которую со­ ставляет кислород, связанный с гемоглобином (для артериальной крови 1,34 мл 02 х НЬ х Sa02 ) и растворенный в плазме (для артериальной кро­ ви Ра02 (0,0031 мл/мм рт.ст.). Для упрощения расчетов показатель пар­ циального напряжения 02 в крови легочных капилляров принимают рав­ ным таковому напряжения 02 в альвеолах, которое рассчитывают по уравнению альвеолярного газа (см. стр. 455), a Cv02 рассчитывают, полу­ чив пробу смешанной крови из легочной артерии с помощью специаль­ ного «плавающего» катетера типа Swan—Ganz.

Отмечено также, что если при дыхании 100 % кислородом в течение 10 мин Ра02 остается ниже 100 мм рт.ст., то величина шунта составляет не менее 35 %.

5. Снижение парциального напряжения кислорода в смешанной веноз­ ной крови. Дополнительным фактором, определяющим уровень оксигенации артериальной крови, является содержание или насыщение кисло-

452

родом смешанной венозной крови (Э\/02), поступающей в легкие. Насы­ щение кислородом смешанной венозной крови определяется по уравне­ нию:

ЗУ02 = З а 0 2 - [ У 0 2 / Н Ь х О ] ,

где Э\/02 и 3а0 2 — насыщение гемоглобина смешанной и артериальной крови кислородом; У02 — потребление кислорода; О — величина сердеч­ ного выброса; НЬ — содержание гемоглобина в крови.

Следовательно, насыщение кислородом смешанной венозной кро­ ви будет зависеть от баланса факторов, определяющих доставку кисло­ рода и(или) потребление кислорода тканями.

Доставка кислорода (002) отражает количество кислорода, достав­ ляемого к тканям за 1 мин. Этот показатель рассчитывают как произве­ дение сердечного выброса (индекса) и содержания кислорода в артери­ альной крови (Са02 ):

0 0 2 = О х С а 0 2 .

Нормальные показатели доставки кислорода колеблются от 520 до 720 мл/мин/м2 .

Потребление кислорода (У02) — количество кислорода, поглощае­ мого тканями в течение 1 мин. Этот показатель отражает заключитель­ ный этап транспорта кислорода и характеризует кислородное обеспече­ ние тканевого метаболизма. Уравнение Фика определяет потребление кислорода как произведение сердечного выброса (индекса) и артериовенозной разницы по кислороду (Са02 — СУ02):

У0 2 = О х ( С а 0 2 - С у 0 2 ) .

Основные проявления гипоксемии обусловлены гипоксией клеток Ц Н С , миокарда и почек. Умеренная гипоксемия может проявляться сни­ жением интеллекта, остроты зрения и умеренной гипервентиляцией. При снижении Ра02 до 50 мм рт.ст. у больных могут появиться головная боль, сонливость и помутнение сознания, при более выраженной гипоксемия — судороги и преходящие повреждения головного мозга. Со стороны сер­ дечно-сосудистой системы обычно отмечается тахикардия и умеренная артериальная гипертензия, при более тяжелой гипоксемии — брадикардия и гипотензия.

18.4.2. Гиперкапнически-гипоксемический (вентиляционный) тип дыхательной недостаточности

Гиперкапнически-гипоксемическая дыхательная недостаточность обусловлена гиповентиляцией легких (альвеолярной гиповентиляцией), что нарушает выведение С0 2 и приводит к нарушению кислотно-основ­ ного баланса. При этом уровень гиперкапнии прямо пропорционален сте­ пени уменьшения альвеолярной вентиляции.

Гиповентиляция является следствием нарушения сложных взаимо­ отношений между центральной регуляцией дыхания и механической рабо-

453

У здоровых лиц почти все мертвое пространство представлено ана­ томическим мертвым пространством, которое обычно не превышает 30 % дыхательного объема. Гиперкапния развивается при отношении VD/VT > 0,5 как за счетувеличения анатомического мертвого пространства (например, при неправильном подключении больного к внешнему конту­ ру респиратора), так и за счетувеличения объема физиологического мер­ твого пространства (например, при эмфиземе легких).

В связи с тем что суммарное давление газов в альвеолах всегда ос­ тается постоянным, то чем больше в них будет С02 , тем ниже окажется парциальное напряжение кислорода, что следует из известного уравне­ ния альвеолярного газа:

p A 0 2 = P A - P A C 0 2 / R ,

где РА 02 — парциальное давление 02 в альвеолах; Рр2 — парциальное давление 02 во вдыхаемом воздухе; R — дыхательное газообменное от­ ношение, равное 0,8.

В клинических условиях альвеолярное напряжение углекислоты (Рд С02 ) обычно заменяют на РаС02 , а парциальное напряжение кислоро­ да во вдыхаемом воздухе { Р р 2 ) рассчитывают по формуле:

P1 02 = ( P b - 4 7 ) x F 1 0 2 ,

где РЬ — барометрическое давление, 47 мм рт.ст. — давление водяных паров, a Ffi2 — процентное содержание кислорода во вдыхаемом воз­ духе.

Если в норме при дыхании атмосферным воздухом РА 02 — 150 — 40/ 0, 8 = 100 мм рт.ст., то у пациента с РаСО2 60 мм рт.ст., Р А 0 2 = 150 — 60/ 0,8 = 75 мм рт.ст. При нормальной альвеолярно-артериальный разнице по кислороду (10—20 мм рт.ст.) парциальное напряжение кислорода в артериальной крови в этом случае снизится до 55—65 мм рт.ст. Гипо­ ксемия в этом случае будет легко корригироваться кислородотерапией. Следует учитывать, что в ряде случаев, например при нарушении цент­ ральной регуляции дыхания, когда вентиляция легких стимулируется ис­ ключительно гипоксемией, может отмечаться декомпенсация газообме­ на вплоть до полной остановки дыхания при назначении кислорода даже в небольших дозах. Вдыхание кислорода в этом случае будет подавлять инспираторную активность дыхательного центра, усугубляя дальнейшую задержку С02 .

Наконец, увеличение парциального напряжения двуокиси углерода приводит к снижению рН артериальной крови (респираторный ацидоз). В редких случаях компенсаторная гиповентиляция наблюдается в ответ на метаболический алкалоз. При острой гиповентиляции рН снижается от нормального уровня (7,40) на 0,0075 при превышении нормального РаС02 на 1 мм рт.ст., т.е. при острой задержке С 0 2 с повышением РаС02 с 40 до 60 мм рт.ст. можно ожидать снижения рН приблизительно до 7,25. Если же ретенция углекислоты развивается постепенно, происходит лишь не­ значительное изменение рН. Причиной этого является компенсаторная

455

Глава 19. Патологическая физиология крови

1 9 . 1 . Основы регуляции клеточного цикла

Кровь — существует в виде жидкого компонента и солидных обра­

зований. Жидкая ее часть — собственно кровь — состоит из клеточного и

неклеточного отделов. Солидная часть представлена кроветворными органами, определяющими ее клеточный состав (костный мозг, лимфа­

тические узлы, вилочковая железа), очагами скопления форменных эле­ ментов в других местах (пейеровы бляшки кишечника и пр.) и органом,

где происходит разрушение отдельных форменных элементов крови (се­

лезенка). Считается, что крови присущи три функции — транспортная, определяющая перенос кислорода, энергетического и пластического

материала, а также, регулирующих субстанций — гормонов и некоторых

биологически активных субстанций к отдельным клеткам организма и уда­ ление от них продуктов метаболизма (углекислого газа и пр.); защитная,

характеризующаяся проявлениями клеточного и гуморального иммуни­

тета, и функция поддержания гомеостаза, т.е. обеспечения поддержания постоянства внутренней среды организма. Последняя функция крови не­

сколько неотчетлива.

Кровь — это среда, представляющая возможность клеткам организма осуществлять процессы их жизнедеятельности.

Раздел «Патологическая физиология крови» имеет целью рассмот­

реть те ее изменения, отличия от ее нормальных констант, которые про­

исходят вследствие болезней или различных жизненных ситуаций. При анализе изменений клеточного состава крови следует иметь в виду, что они должны рассматриваться с учетом показателей периферической кро­ ви, состояния продуцирующих органов и органов, где происходит ее раз­ рушение.

Форменные элементы крови, подразделяющиеся в периферической

крови на ядросодержащие (это практически исключительно клетки лей­

коцитарного ряда) и безъядерные — гемоглобинсодержащие клетки (эритроциты) и пластинкообразные клетки (тромбоциты), берут свое на­

чало исключительно в структурах костного мозга длинных костей конеч­

ностей, черепа, тел позвонков, грудины, ребер, таза. Ежесуточно кост­ ный мозг вырабатывает около 3,7х101 1 клеток крови. Происходя из полипотентной стволовой клетки, каждая клетка крови также проходит стадии предшественников полиолигопотентного и монопотентного ком-

митированного. Но в этих стадиях клетки еще не имеют характерных от-

457