Глава 4. Гипоксия

Гипоксия - кислородное голодание - это типовой патологический процесс, возникающий в результате недостаточного поступления кислорода в организм и его регионы. Причиной гипоксии может быть неполная утилизация кислорода тканями.

Даже временное уменьшение поступления кислорода может привести к патологическим изменениям в тканях. Наиболее уязвима к гипоксии центральная нервная система, затем по степени чувствительности следуют миокард, ткань почек и печени. Менее чувствительны к гипоксии скелетные мышцы.

Гипоксия может вызываться различными причинами:

1. Гипоксическая гипоксия наблюдается при понижении парциального напряжения кислорода во вдыхаемом воздухе. Она развивается, например, при подъеме на высоту (гипобарическая гипоксия). В экспериментальной биологии этот вид гипоксии моделируется созданием разряжения (отрицательного давления) в камере с находящимися в ней животными. Умеренную гипоксию у людей можно получить, искусственно задерживая дыхание. Дозированную гипоксию иногда используют для повышения адаптационных возможностей организма. Это объясняется тем, что при умеренной дозированной гипоксии включаются механизмы адаптации, имеющие универсальное значение и поэтому адаптация носит перекрестный характер (табл. 4.1.).

Таблица 4.1

Структурно-функциональные изменения при гипоксии

Характер процессов	Адаптационные процессы
	На организменном уровне	На клеточном уровне
Срочные (развиваются на базе имеющихся резервов организма)	Формирование стрессорной реакции, интенсификация дыхания, тахикардия, увеличение минутного объёма крови Централизация кровообращения: а) расширение сосудов мозга и сердца; б) одновременно - сужение сосудов мышц, органов брюшной полости. Включение резервных капилляров	Ускорение отдачи кислорода тканям Увеличение синтеза РНК, белка, мембран, ферментов (индукция транскрипции и трансляции)
Долговременные (развиваются на базе имеющихся резервов и новых, выработанных в процессе адаптации резервов)	Увеличение сети сосудов Образование новых альвеол Формирование более адекватных адаптивных реакций нервной и гуморальной систем не только на гипоксию, но также и на стрессорные ситуации, физические нагрузки (перекрестная адаптация) Активация стресс-лимитирующих систем (опиоидных пептидов в мозге и надпочечниках)	Формирование «структурного следа» (Ф.3 Меерсон), т.е. увеличение синтеза ДНК (стимуляция репликации, митоза) Увеличение синтеза гемоглобина и миоглобина Увеличение количества митохондрий. Увеличение количества антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутаза, глутатионпероксидаза, каталаза), участвующих в повышении резистентности мембран и клетки к гипоксии

2. Респираторная гипоксия наступает в результате нарушений внешнего дыхания, то есть вентиляции и газообмена в лёгких. Она развивается под действием веществ, подавляющих дыхательный центр продолговатого мозга (алкоголь, эфир, хлороформ, снотворные средства). К респираторной относится гипоксия, развивающаяся вследствие перекрытия дыхательных путей (при дифтерии, кори),спазма бронхов (при бронхиальной астме), заполнения альвеол экссудатом (при воспалении лёгких), спадения ткани лёгких (при пневмотораксе - поступлении воздуха в полость плевры при проникающем ранении грудной клетки).

3. Гемическая гипоксия развивается в результате повреждения эритроцитов, что нарушает транспорт кислорода кровью. Она возникает, например, при превращении оксигемоглобина в карбоксигемоглобин под влиянием СО - угарного газа, образующегося при неполном сгорании бензина, угля и других видов топлива. Гипоксия может развиваться даже при очень низких концентрациях в воздухе угарного газа, так как сродство гемоглобина к СО в 300 раз выше, чем к кислороду. Нарушение транспорта кислорода кровью наблюдается и при отравлении некоторыми лекарственными веществами (нитратами, нитритами, фенацетином и др.). Эти препараты взаимодействуют с гемоглобином, образуя метгемоглобин, который не способен присоединять кислород. Гемическая гипоксия может быть следствием анемий, вызванных дефицитом витамина В₁₂, фолиевой кислоты, железа, а также результатом гемолиза эритроцитов. Гемолиз эритроцитов может развиться после внутривенного введения гипотонических растворов или при использовании ряда лекарственных веществ (хлорохин, сульфаниламиды) у лиц с наследственной недостаточностью некоторых ферментов, обеспечивающих целостность мембран эритроцитов.

4. Циркуляторная гипоксия развивается при нарушении доставки крови к органам и тканям по кровеносному руслу. Она может затрагивать весь организм или отдельные регионы тела, в которых наблюдаются местные нарушения кровообращения. Циркуляторную гипоксию вызывают те же причины, которые обусловливают ишемию тканей: ангиоспазм, тромбоз и эмболия, сужение просвета артерий атеросклеротической бляшкой, сдавление сосудов опухолью, рубцами, сердечная недостаточность, вызванная патологией сердца, а также нарушения микроциркуляции. Гипоксия наблюдается при гипотонии и коллапсе (резком падении артериального давления).

5. Тканевая гипоксия является следствием нарушений в системе утилизации кислорода в клетках. Например, под воздействием яда цианида калия парализуются ферменты дыхательной цепи митохондрий (система цитохромов) и прекращается клеточное дыхание. Кровь при этом виде гипоксии остается алой, насыщенной оксигемоглобином, а в клетках нарушено использование кислорода. Тканевая гипоксия развивается также из-за недостаточности ферментов, осуществляющих заключительные этапы окисления глюкозы и жирных кислот в митохондриях. Вначале в клетках развиваются обратимые изменения. Снижается ферментативная активность цикла трикарбоновых кислот, тормозится окисление жирных кислот и активизируется анаэробное окисление глюкозы. Накапливается ацетилкофермент А, увеличивается содержание жирных кислот и недоокисленных продуктов окисления глюкозы - молочной и пировиноградной кислот, развивается кетоацидоз. Недостаточное образование АТФ и креатинфосфата приводит к энергетическому голоданию тканей. Далее наступает комплекс необратимых изменений: повреждение клеточных мембран за счёт липидной триады:

• интенсификации активности липазы и фосфолипазы - ферментов, разрушающих мембраны;

• детергентного эффекта жирных кислот;

• активации перекисного окисления липидов продуктами метаболизма адреналина, что часто наблюдается при стрессе.

В результате этих изменений нарастает ацидоз, высвобождаются и активизируются лизосомальные ферменты, происходит аутолиз клетки.

Терапия гипоксических состояний должна включать комплекс мероприятий, направленных прежде всего на ликвидацию причин, вызвавших гипоксию. Применяют сосудорасширяющие, противосклеротические и тромболитические средства. При коллапсе и гипотонии вводят препараты, повышающие артериальное давление. При гемической гипоксии назначают противоанемические средства. Находят применение вещества, снижающие уровень жизнедеятельности органа и расход энергии при неадекватно возросшем её потреблении. Например, бета-адреноблокаторы при приступах ишемической болезни сердца урежают работу сердца и оказывают экономящее действие на расход кислорода. Так как тканевая гипоксия является промежуточным патогенетическим звеном многих заболеваний, дают хороший эффект антигипоксические средства вследствие своей способности тормозить перекисное окисление липидов мембран. К ним относятся: аскорбиновая кислота, рутин, витамин Е и синтетические антиоксиданты (дибунол). Добавление селена усиливает антиоксидантный эффект витаминов и их антигипоксическое действие (препараты олигогал, триовит).