Транспорт кислорода и его нарушения

Для транспорта кислорода решающее значе­ние имеют: 1) кислородная емкость крови; 2) сродство гемоглобина (НЪ) к кислороду; 3) со­стояние центральной гемодинамики, которое зависит от сократительной способности миокар­да, величины сердечного выброса, объема цир­кулирующей крови и величины кровяного дав­ления в сосудах большого и малого круга; 4) со­стояние кровообращения в микроциркуляторном русле.

Кислородная емкость крови - это максималь­ное количество кислорода, которое могут связать 100 мл крови. Только очень небольшая часть находящегося в крови кислорода транспортиру­ется в виде физического раствора. Согласно за­кону Генри количество растворенного в жидко-

сти газа пропорционально его напряжению. При парциальном давлении кислорода (р_а0₂), равном 12,7 кПа (95 мм рт.ст.), в 100 мл крови раство­рено лишь 0,3 мл кислорода, но именно эта его фракция обусловливает р_а0_г. Основная часть кис­лорода транспортируется в составе оксигемогло-бина (НЬ0₂), каждый грамм которого связывают 1,34 мл этого газа (число Гюфнера). Нормальное количество НЬ в крови колеблется в пределах 130-155 г/л. Таким образом, 100 мл крови мо­жет переносить в составе НЬ0₂ 17,4-20,5 мл кис­лорода. К этому количеству следует добавить 0,3 мл кислорода, растворенного в плазме крови. Поскольку степень насыщения гемоглобина кис­лородом составляет 96-98%, принято считать

кислородную емкость крови равной 16,5-20,5 об. % (табл. 74).

Насыщение гемоглобина кислородом зависит от его напряжения в альвеолах и крови. Графи­чески эту зависимость отражает кривая диссо­циации оксигемоглобина (рис. 156). Кривая по­казывает, что процент оксигенации гемоглоби­на сохраняется на довольно высоком уровне при существенном снижении парциального давления кислорода. Так, при напряжении кислорода, рав­ном 95-100 мм рт.ст., процент оксигенации ге­моглобина соответствует 96-98, при напряжении 60 мм рт. ст. - равняется 90, а при снижении напряжения кислорода до 40 мм рт. ст., что имеет место в венозном конце капилляра, процент ок­сигенации гемоглобина равен 73.

Кроме парциального давления кислорода, на процесс оксигенации гемоглобина оказывают влияние температура тела, концентрация Н⁺-ионов, напряжение в крови С0₂, содержание в эритроцитах 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ) и АТФ и некоторые другие факторы.

Под действием перечисленных факторов из­меняется степень сродства гемоглобина к кисло­роду, что оказывает влияние на скорость взаи­модействия между ними, прочность связи и бы­строту диссоциации НЬ0₂ в капиллярах тканей, а это очень важно, так как в клетки тканей про­никает только физически растворенный в плаз­ме крови кислород. В зависимости от изменения степени сродства гемоглобина к кислороду про­исходят сдвиги кривой диссоциации оксигемог­лобина. Если в норме превращение 50% гемо­глобина в НЬ0₂ происходит при р_а0₂, равном 26,6 мм рт. ст., то при снижении сродства между ге-

моглобином и кислородом это имеет место при 30-32 мм рт. ст. В результате кривая диссоциа­ции НЬО_г смещается вправо. Сдвиг вправо про­исходит при метаболическом и газовом (гипер-капния) ацидозе, при повышении температуры тела (лихорадка, перегревание, рабочая гипер­термия), при увеличении содержания АТФ и 2,3-ДФГ в эритроцитах; накопление последнего имеет место при гипоксемии, различных видах анемий (особенно при серповидно-клеточной). При всех указанных состояниях увеличивается быстрота отщепления кислорода от НЬ0₂ в ка­пиллярах тканей и вместе с тем замедляется скорость оксигенации гемоглобина в капилля­рах легких, что ведет к снижению содержания кислорода в артериальной крови.

Сдвиг кривой диссоциации НЬ0₂ влево про­исходит при увеличении сродства гемоглобина к кислороду и наблюдается при метаболичес­ком и газовом (гипокапния) алкалозе, при об­щей гипотермии и в участках местного охлаж­дения тканей, при понижении содержания в эритроцитах 2,3-ДФГ (например, при сахарном диабете), при отравлении окисью углерода и при метгемоглобинемии, при наличии в эритроци­тах больших количеств фетального гемоглоби­на, что имеет место у недоношенных детей. При сдвиге влево вследствие повышения сродства ге­моглобина к кислороду ускоряется процесс ок­сигенации гемоглобина в легких и вместе с тем замедляется процесс дезоксигенации НЬ0₂ в ка­пиллярах тканей, что ухудшает снабжение кле­ток кислородом, в том числе в ЦНС. Это может вызвать ощущение тяжести в голове, головную боль и тремор.

Снижение транспорта кислорода к тканям

будет наблюдаться при уменьшении кислород­ной емкости крови вследствие анемии, гемоди-люции, образования карбокси- и метгемоглоби-на, не участвующих в транспорте кислорода, а также при понижении сродства гемоглобина к кислороду. Снижение содержания НЬ0₂ в арте­риальной крови происходит при усиленном ее шунтировании в легких, при пневмонии, отеке, эмболии a. pulmonalis. Доставка кислорода тка­ням уменьшается при снижении объемной ско­рости кровотока в связи с сердечной недостаточ­ностью, гипотонией, снижением объема цирку­лирующей крови, расстройством микроциркуля­ции вследствие уменьшения количества функ­ционирующих микрососудов из-за нарушения их проходимости или централизации кровообраще­ния. Доставка кислорода становится недостаточ­ной при увеличении расстояния между находя­щейся в капиллярах кровью и клетками тканей в связи с развитием интерстициального отека и гипертрофией клеток. При всех указанных на­рушениях может развиться гипоксия.

Важным показателем, позволяющим опреде­лить количество кислорода, поглощенное тканя­ми, является индекс утилизации кислорода, который представляет собой умноженное на 100 отношение артерио-венозной разницы по содер­жанию кислорода к объему его в артериальной крови. В норме при прохождении крови через тканевые капилляры используется клетками в среднем 25% поступающего кислорода. У здоро­вого человека индекс утилизации кислорода су­щественно возрастает при физической работе. Повышение этого индекса происходит также при пониженном содержании кислорода в артериаль­ной крови и при уменьшении объемной скорос-

ти кровотока; индекс будет снижаться при умень­шении способности тканей утилизировать кис­лород.

15.2.2. Транспорт углекислого газа и его нарушения

Парциальное давление С0₂ (рС0₂) в артери­альной крови такое же, как в альвеолах, и соот­ветствует 4,7-6,0 кПа (35-45 мм рт. ст., в сред­нем 40 мм рт. ст.). В венозной крови рС0₂ равно 6,3 кПа (47 мм рт. ст.). Количество транспорти­руемого С0₂ в артериальной крови равняется 50 об. %, а в венозной - 55 об. %. Примерно 10% этого объема физически растворено в плазме крови, и именно эта часть углекислоты опреде­ляет напряжение газа в плазме; ещё 10-11% объема С0₂ транспортируется в виде карбгемог-лобина, причем восстановленный гемоглобин более активно, чем оксигемоглобин, связывает углекислоту. Остальной объем СО, переносится в составе молекул бикарбоната натрия и калия, которые образуются при участии фермента кар-боангидразы эритроцитов. В капиллярах легких по причине превращения гемоглобина в оксиге­моглобин связь С0₂ с гемоглобином становится менее прочной и происходит его превращение в физически растворимую форму. Вместе с тем образующийся оксигемоглобин, являясь сильной кислотой, отнимает калий от бикарбонатов. Об­разовавшаяся при этом Н₂С0₃ расщепляется под действием карбоангидразы на Н_гО и С0₂, и пос­ледний диффундирует в альвеолы.

Транспорт С0₂ нарушается: 1) при замедле­нии кровотока; 2) при анемиях, когда уменьша­ется связывание его с гемоглобином и включе­ние в бикарбонаты из-за недостатка карбоангид­разы (которая содержится только в эритроцитах).

На парциальное давление С0₂ в крови суще­ственное влияние оказывает понижение или по­вышение вентиляции альвеол. Уже незначитель­ное изменение парциального давления СО,в крови влияет на мозговое кровообращение. При гиперкапнии (вследствие гиповентиляции) сосу­ды мозга расширяются, повышается внутриче­репное давление, что сопровождается головной болью и головокружением.

Уменьшение парциального давления С0₂ при гипервентиляции альвеол снижает мозговой кро­воток, при этом возникает состояние сонливос­ти.

15.2.3. Гипоксия

Гипоксия (от греч. hypo - мало и лат. oxigenium - кислород) - состояние, возникаю­щее при недостаточном поступлении кислоро­да в ткани или при нарушении его использо­вания клетками в процессе биологического окисления.

Гипоксия является важнейшим патогенети­ческим фактором, играющим ведущую роль в развитии многих заболеваний. Этиология гипок­сии отличается большим разнообразием, вместе с тем ее проявления при различных формах па­тологии и компенсаторные реакции, возникаю­щие при этом, имеют много общего. На этом ос­новании гипоксию можно считать типическим патологическим процессом.

Виды гипоксии. В. В. Пашутин предложил различать два вида гипоксии - физиологическую, связанную с повышенной нагрузкой, и патоло­гическую. Д. Баркрофт (1925) выделил три вида гипоксии: 1) аноксическую, 2) анемическую и 3) застойную.

В настоящее время используется классифи­кация, предложенная И.Р. Петровым (1949), который разделил все виды гипоксии на две груп­пы: 1) экзогенную, возникающую при пониже­нии р0₂во вдыхаемом воздухе; она была подраз­делена, в свою очередь, на гипо- и нормобари-ческую; 2) эндогенную, возникающую при раз­личного рода заболеваниях и патологических состояниях. Эндогенная гипоксия представляет собой обширную группу, и в зависимости от эти­ологии и патогенеза в ней выделены следующие виды: а) дыхательная (легочная), б) циркуля-торная (сердечно-сосудистая), в) гемическая (кровяная), г) тканевая (или гистотоксическая), д) смешанная. Дополнительно в настоящее вре­мя выделяют гипоксию субстратную и перегру­зочную.

По течению различают гипоксию молниенос­ную, развивающуюся в течение нескольких се­кунд или десятков секунд; острую - в течение нескольких минут или десятков минут; подо-струю - в течение нескольких часов и хроничес­кую, длящуюся недели, месяцы, годы.

По степени тяжести гипоксия подразделяет­ся на легкую, умеренную, тяжелую и крити­ческую, как правило, имеющую летальный ис­ход.

По распространенности различают гипоксию общую (системную) и местную, распространя-

ющуюся на какой-то один орган или определен­ную часть тела.

Экзогенная гипоксия

Гипобарическая форма экзогенной гипоксии развивается при восхождении на высокие горы и при подъеме на большую высоту с помощью летательных аппаратов открытого типа без ин­дивидуальных кислородных приборов.

Нормобарическая форма этого вида гипок­сии может развиться при пребывании в шахтах, глубоких колодцах, подводных лодках, водолаз­ных костюмах, у оперируемых пациентов при неисправности наркозно-дыхательной аппарату­ры и в некоторых других ситуациях.

Для данного вида гипоксии характерно паде­ние парциального давления кислорода в альвео­лах, в связи с чем замедляется процесс оксиге-нации гемоглобина в легких, снижаются про­цент оксигемоглобина и напряжение кислорода в крови, т. е. возникает состояние гипоксемии. Вместе с тем повышается содержание в крови восстановленного гемоглобина, что сопровожда­ется развитием цианоза. Уменьшается разница между уровнями напряжения кислорода в кро­ви и тканях, и скорость поступления его в тка­ни замедляется. Наиболее низкое напряжение кислорода, при котором еще может осуществляться тканевое дыхание, называется критическим. Для артериальной крови крити­ческое напряжение кислорода соответствует 27-33 мм рт. ст., для венозной - 19 мм рт. ст. Наря­ду с гипоксемией развивается гипокапния из-за гипервентиляции альвеол. Это ведет к сдвигу кривой диссоциации оксигемоглобина влево вследствие повышения прочности связи между гемоглобином и кислородом, что еще в большей степени затрудняет поступление кислорода в ткани. Развивается респираторный алкалоз, который в дальнейшем может смениться де-компенсированным метаболическим ацидозом из-за накопления в тканях недоокисленных про­дуктов. Другим неблагоприятным следствием гипокапнии является ухудшение кро­воснабжения сердца и мозга вследствие суже­ния артериол.

При некоторых условиях (нахождение в зам­кнутом пространстве и т. д.) пониженное содер­жание кислорода в воздухе может сочетаться с повышением парциального давления С0₂. В та­ких случаях возможно одновременное развитие

гипоксемии и гиперкапнии. Умеренная гипер-капния оказывает благоприятное влияние на кровоснабжение сердца и мозга, повышает возбудимость дыхательного центра, но значитель­ное накопление С0₂ в крови сопровождается аци­дозом, сдвигом кривой диссоциации ок­сигемоглобина вправо вследствие снижения срод­ства гемоглобина к кислороду, что дополнитель­но затрудняет процесс оксигенации крови в лег­ких.

Гипоксия при патологических процессах в организме (эндогенная)

Дыхательная (легочная) гипоксия развива­ется при различных видах дыхательной недо­статочности, когда по тем или другим причинам затруднено проникновение кислорода из альве­ол в кровь. Это может быть связано: 1) с плохой вентиляцией альвеол, вследствие чего в них па­дает парциальное давление кислорода; 2) с их спадением из-за недостатка сурфактанта; 3) с уменьшением дыхательной поверхности легких вследствие понижения количества функциони­рующих альвеол; 4) с затруднением диффузии кислорода через альвеолярно-капиллярную мем­брану; 5) с нарушением кровоснабжения ткани легких, развитием в них отека; 6) с появлением большого количества перфузируемых, но не вен­тилируемых альвеол; 7) с усилением шунтиро­вания венозной крови в артериальную на уров­не легких (пневмония, отек, эмболия a. pulmo-nalis) или сердца (при незаращении боталлова протока, овального отверстия и др.). Из-за этих нарушений снижается р0₂ в артериальной кро­ви, уменьшается содержание оксигемоглобина, т.е. возникает состояние гипоксемии. Вместе с тем в крови возрастает содержание восстанов­ленного гемоглобина, что способствует появле­нию цианоза. При гиповентиляции альвеол раз­вивается гиперкапния, понижающая сродство ге­моглобина к кислороду и затрудняющая еще больше процесс оксигенации гемоглобина в лег­ких.

Скорость кровотока и кислородная емкость при дыхательном типе гипоксии нормальны или повышены.

Циркуляторная (сердечно-сосудистая) ги­поксия развивается при нарушениях кровооб­ращения и может иметь генерализованный (си­стемный) или местный характер. Причиной раз­вития генерализованной циркуляторной гипок-

сии могут являться: 1) недостаточность функ­ции сердца; 2) снижение сосудистого тонуса (шок, коллапс); 3) уменьшение общей массы крови в организме (гиповолемия) после острой кровопотери и при обезвоживании; 4) усилен­ное депонирование крови (например, в органах брюшной полости при портальной гипертензии и др.); 5) нарушение текучести крови в случаях сладжа эритроцитов и при ДВС-синдроме; 6) централизация кровообращения, что имеет мес­то при различных видах шока.

Циркуляторная гипоксия местного характе­ра, захватывающая какой-либо орган или область тела, может развиться при таких местных нару­шениях кровообращения, как венозная гипере­мия и ишемия. Для всех перечисленных состоя­ний характерно уменьшение объемной скорости кровотока. Общее количество крови, притекаю­щей к органам и участкам тела, снижается, со­ответственно уменьшается и объем доставляемого кислорода, хотя его напряжение в плазме крови и кислородная емкость могут быть нормальны­ми. При этом виде гипоксии нередко обнаружи­вается нарастание коэффициента утилизации кислорода тканями вследствие увеличения вре­мени контакта между ними и кровью при за­медлении скорости кровотока, кроме того, замед­ление скорости кровотока способствует накоп­лению в тканях и капиллярах углекислоты, ко­торая ускоряет процесс диссоциации оксигемог-лобина. Повышение утилизации кислорода тка­нями не происходит при усиленном шунтирова­нии крови по артериоло-венулярным анастомо­зам вследствие спазма прекапиллярных сфинк­теров или нарушения проходимости капилляров при сладже эритроцитов или развитии ДВС-син-дрома. В этих условиях содержание оксигемог-лобина в венозной крови может оказаться повы­шенным. То же происходит, когда транспорт кислорода замедлен на отрезке пути от капил­ляров до митохондрий, что имеет место при ин-терстициальном и внутриклеточном отеках, при снижении проницаемости стенок капилляров и клеточных мембран. Из этого следует, что для правильной оценки количества кислорода, по­требленного тканями, большое значение имеет определение содержания оксигемоглобина в ве­нозной крови.

Гемическая (кровяная) гипоксия развивает­ся при уменьшении кислородной емкости крови из-за снижения-содержания гемоглобина или вследствие образования его разновидностей, не

способных транспортировать кислород, таких как карбоксигемоглобин и метгемоглобин. Сни­жение содержания гемоглобина имеет место при различных видах анемий и при гидремии, воз­никающей в связи с избыточной задержкой воды в организме. При этих состояниях р0₂ в артери­альной крови и процент оксигенации гемогло­бина не отклоняются от нормы (за исключением тех случаев, когда в крови содержится карбок-си- или метгемоглобин), но снижается общее количество кислорода, связанного с'гемоглоби­ном, и поступление его в ткани является недо­статочным. При этом виде гипоксии содержа­ние оксигемоглобина и р0.₂ в венозной крови по сравнению с нормой понижены.

Образование карбоксигемоглобина происхо­дит при отравлении окисью углерода (СО), кото­рая присоединяется к молекуле гемоглобина в том же месте, что и кислород, причем сродство гемоглобина к СО в 250-350 раз (по данным раз­личных авторов) превышает сродство к кисло­роду. При содержании в воздухе 0,1% окиси углерода более половины гемоглобина быстро превращается в карбоксигемоглобин. Как извест­но, СО образуется при неполном сгорании топ­лива, при работе двигателей внутреннего сгора­ния, может накапливаться в шахтах. Важным источником СО является курение. Содержание карбоксигемоглобина в крови курильщиков мо­жет достигать 1-15%, у некурящих оно состав­ляет 1-3%. Отравление СО происходит также при вдыхании большого количества дыма при пожа­рах. Частым источником СО является метилен-хлорид - распространенный компонент раство­рителей красок. Он проникает в организм в виде паров и через кожу, поступает с кровью в пе­чень, где расщепляется с образованием СО.

Карбоксигемоглобин не может участвовать в транспорте кислорода. Частичная замена гемог­лобина на карбоксигемоглобин не только умень­шает его количество, способное переносить кис­лород, но и затрудняет диссоциацию оставшего­ся оксигемоглобина и отдачу кислорода тканям. Кривая диссоциации оксигемоглобина сдвигает­ся влево. Поэтому инактивация 50% гемоглоби­на при превращении его в карбоксигемоглобин сопровождается более тяжелой гипоксией, чем недостаток 50 % гемоглобина при анемии. Утя­желяющим является и то обстоятельство, что при отравлении СО не происходит рефлекторной сти­муляции дыхания, так как парциальное давле­ние кислорода в крови остается неизменным.

Образование карбоксигемоглобина не является полностью ответственным за токсическое дей­ствие СО. Малая фракция растворенной в плаз­ме крови окиси углерода играет очень важную роль, так как она проникает в клетки и повы­шает образование в них активных радикалов кислорода и перекисное окисление ненасыщен­ных жирных кислот, что ведет к нарушению структуры и функции клеток, в первую очередь в ЦНС, с развитием осложнений: угнетение ды­хания, падение кровяного давления; в случаях тяжелых отравлений быстро возникает состоя­ние комы и наступает смерть. Наиболее эффек­тивными мерами помощи при отравлении СО являются нормо- и гипербарическая оксигена-ция. Сродство окиси углерода к гемоглобину снижается при повышении температуры тела и под действием света, а также при гиперкапнии, что послужило поводом для использования кар-богена при лечении людей, отравленных СО.

Метгемоглобин отличается от гемоглобина и оксигемоглобина наличием в составе гема трех­валентного железа и так же, как карбоксигемог-лобин, не способен к переносу кислорода.

Существует большое количество веществ -метгемоглобинообразователей. К их числу от­носятся: 1) нитросоединения (окислы азота, неорганические нитриты и нитраты, селитра, органические нитросоединения); 2) аминосоеди-нения - анилин и его производные в составе чер­нил, гидроксиламин, фенилгидразин и др.; 3) различные красители, например метиленовая синь; 4) окислители - бертолетова соль, перман-ганат калия, нафталин, хиноны, красная кровя­ная соль и др.; 5) лекарственные препараты -новокаин, аспирин, фенацитин, сульфанилами­ды, ПАСК, викасол, цитрамон, анестезин и др. Вещества, вызывающие превращение гемоглоби­на в метгемоглобин, образуются при ряде произ­водственных процессов: при производстве сило­са, при работе с ацетиленовыми сварочно-режу-щими аппаратами, гербицидами, дефолиантами и др. Контакт с нитритами и нитратами проис­ходит также при изготовлении взрывчатых ве­ществ, консервировании пищевых продуктов, при сельскохозяйственных работах; нитраты часто присутствуют в питьевой воде.

Существуют наследственные формы метгемог-лобинемии, обусловленные дефицитом фермент­ных систем, участвующих в превращении (ре­дукции) постоянно образующегося в малых ко­личествах метгемоглобина в гемоглобин. Обра-

зование метгемоглобина не только снижает кис­лородную емкость крови, но и резко уменьшает способность оставшегося оксигемоглобина отда­вать кислород тканям вследствие сдвига кривой диссоциации оксигемоглобина влево. В связи с этим уменьшается артерио-венозная разница по содержанию кислорода.

Метгемоглобинообразователи могут оказывать и непосредственное угнетающее действие на тка­невое дыхание, разобщать окисление и фосфо-рилирование. Таким образом, имеется значитель­ное сходство в механизме развития гипоксии при отравлении СО и метгемоглобинообразователя-ми. Признаки гипоксии выявляются при пре­вращении в метгемоглобин 20-50 % гемоглоби­на. Превращение в метгемоглобин 75 % гемог­лобина является смертельным.

При метгемоглобинемии происходит спон­танная деметгемоглобинизация благодаря ак­тивации редуктазной системы эритроцитов и накоплению недоокисленных продуктов. Этот процесс ускоряется под действием аскорбиновой кислоты и глутатиона.

При тяжелом отравлении метгемоглобинооб-разователями лечебный эффект могут оказать обменное переливание крови, гипербарическая оксигенация и вдыхание чистого кислорода.

Тканевая (гистотоксическая) гипоксия ха­рактеризуется нарушением способности тканей поглощать в нормальном объеме доставленный им кислород из-за нарушения системы клеточ­ных ферментов в цепи транспорта электронов.

В этиологии данного вида гипоксии играют роль: 1) инактивация дыхательных ферментов: цитохромоксидазы под действием цианидов; клеточных дегидраз - под действием эфира, уре-тана, алкоголя, барбитуратов и других веществ; ингибирование дыхательных ферментов проис­ходит также под действием ионов Си, Hg и Ag; 2) нарушение синтеза дыхательных ферментов при дефиците витаминов В,, В_г, РР, пантотено-вой кислоты; 3) понижение сопряжения процес­сов окисления и фосфорилирования при действии разобщающих факторов (отравление нитритами, микробными токсинами, тиреоидными гормона­ми и др.); 4) повреждение митохондрий ионизи­рующей радиацией, продуктами перекисного окисления липидов, токсически действующими метаболитами при уремии, кахексии, тяжелых инфекциях. Гистотоксическая гипоксия может развиться также при отравлении эндотоксина­ми.

При тканевой гипоксии, обусловленной разоб­щением процессов окисления и фосфо-рилирования, потребление кислорода тканями может возрастать, однако превалирующее коли­чество образующейся энергии рассеивается в виде тепла и не может использоваться для нужд клет­ки. Синтез макроэргических соединений снижен и не покрывает потребностей тканей, они нахо­дятся в таком же состоянии, как при недостатке кислорода.

Подобное состояние возникает и при отсут­ствии в клетках субстратов для окисления, что имеет место при тяжелой форме голодания. На этом основании выделяют субстратную гипок­сию.

При гистотоксической и субстратной формах гипоксии напряжение кислорода и процент ок-сигемоглобина в артериальной крови нормаль­ны, а в венозной крови - повышены. Артерио-венозная разница в содержании кислорода па­дает вследствие снижения утилизации кислоро­да тканями. Цианоз при данных видах гипок­сии не развивается (табл. 75).

Смешанные формы гипоксии являются наи­более частыми. Они характеризуются сочетани­ем двух или более основных типов гипоксии: 1) при травматическом шоке наряду с циркулятор-ной может развиться дыхательная форма гипок­сии в связи с нарушением микроциркуляции в

легких («шоковое легкое»); 2) при тяжелой ане­мии или массивном образовании карбокси- или метгемоглобина развивается гипоксия миокар­да, это ведет к снижению его функции, падению кровяного давления - в результате на анемичес­кую гипоксию наслаивается циркуляторная; 3) отравление нитратами вызывает гемическую и тканевые формы гипоксии, так как под действи­ем этих ядов происходит не только образование метгемоглобина, но и разобщение процессов окис­ления и фосфолирирования. Разумеется, смешан­ные формы гипоксии могут оказать более выра­женное повреждающее действие, чем какой-либо один вид гипоксии, так как приводят к срыву ряда компенсаторно-приспособительных реак­ций.

Развитию гипоксии способствуют состояния, при которых возрастает потребность в кислоро­де, - лихорадка, стресс, высокая физическая нагрузка и др.

Перегрузочная форма гипоксии (физиоло­гическая) развивается у здоровых людей при тяжелой физической работе, когда поступление в ткани кислорода может стать недостаточным из-за высокой потребности в нем. При этом ко­эффициент потребления кислорода тканями ста­новится очень высоким и может достигать 90% (вместо 25% в норме). Повышенной отдаче кис­лорода тканям способствует развивающийся при

тяжелой физической работе метаболический аци­доз, который снижает прочность связи гемогло­бина с кислородом. Парциальное давление кис­лорода в артериальной крови нормально, так же как и содержание оксигемоглобина, а в веноз­ной крови эти показатели резко снижены.

Компенсаторно-приспособительные реакции при гипоксии

Развитие гипоксии является стимулом для включения комплекса компенсаторных и при­способительных реакций, направленных на вос­становление нормального снабжения тканей кис­лородом. В противодействии развитию гипоксии принимают участие системы органов кровооб­ращения, дыхания, система крови, происходит активация ряда биохимических процессов, спо­собствующих ослаблению кислородного голода­ния клеток. Приспособительные реакции, как правило, предшествуют развитию выраженной гипоксии.

Имеются существенные различия в характере компенсаторно-приспособительных реакций при острой и хронической формах гипоксии. Сроч­ные реакции, возникающие при остро разви­вающейся гипоксии, выражаются в первую оче­редь в изменении функции органов кровообра­щения и дыхания. Происходит увеличение ми­нутного объема сердца за счет как тахикардии, так и возрастания систолического объема. Повышаются артериальное давление, скорость кровотока и возврат венозной крови к сердцу, что способствует ускорению доставки кислорода тканям. В случае тяжелой гипоксии происходит централизация кровообращения - значительная часть крови устремляется к жизненно важным органам. Расширяются сосуды мозга. Гипоксия является мощным сосудорасширяющим факто­ром для коронарных сосудов. Объем коронарно­го кровотока значительно возрастает при сни­жении в крови содержания кислорода до 8-9 об. %. Вместе с тем суживаются сосуды мышц и органов брюшной полости. Кровоток через тка­ни регулируется наличием в них кислорода, и чем ниже его концентрация, тем больше крови притекает к этим тканям.

Сосудорасширяющим действием обладают продукты распада АТФ (АДФ, АМФ, неор­ганический фосфат), а также СО.,, Н*-ионы, мо­лочная кислота. При гипоксии их количество возрастает. В условиях ацидоза понижается воз-

будимость а-адренорецепторов по отношению к катехоламинам, что также способствует расши­рению сосудов. Срочные приспособительные ре­акции со стороны органов дыхания проявляют­ся его учащением и углублением, что способству­ет улучшению вентиляции альвеол. Происходит включение в акт дыхания резервных альвеол. Увеличивается кровоснабжение легких. Гипер­вентиляция альвеол обусловливает развитие ги-покапнии, которая повышает сродство гемогло­бина к кислороду и ускоряет оксигенацию при­текающей к легким крови. В течение двух суток от начала развития острой гипоксии в эритро­цитах возрастает содержание 2,3-ДФГ и АТФ, что способствует ускорению отдачи кислорода тканям. К числу реакций на острую гипоксию относится увеличение массы циркулирующей крови за счет опорожнения кровяных депо и ускоренного вымывания эритроцитов из костно­го мозга; благодаря этому повышается кислород­ная емкость крови. Приспособительные реакции на уровне испытывающих кислородное голода­ние тканей выражаются в повышении сопряжен­ности процессов окисления и фосфорилирования и в активации гликолиза, за счет которого мо­гут удовлетворяться в течение короткого време­ни энергетические потребности клеток. При уси­лении гликолиза в тканях накапливается молоч­ная кислота, развивается ацидоз, который уско­ряет диссоциацию оксигемоглобина в капилля­рах.

При экзогенном и дыхательном видах гипок­сии огромное приспособительное значение име­ет одна особенность взаимодействия гемоглоби­на с кислородом: снижение Р„0₂с 95-100 до 60 мм рт. ст. мало отражается на степени оксигена-ции гемоглобина. Так, при р_о0₂ равном 60 мм рт. ст., 90% гемоглобина будет связано с кисло­родом, и если доставка оксигемоглобина тканям не будет нарушена, то и при таком существенно сниженном р0₂ в артериальной крови они не бу­дут испытывать состояние гипоксии. Наконец, еще одно проявление приспособления: в услови­ях острой гипоксии снижается функция, а зна­чит, и потребность в кислороде многих органов и тканей, не принимающих непосредственного участия в обеспечении организма кислородом.

Долговременные компенсаторно-приспосо­бительные реакции возникают при хроничес­кой гипоксии на почве различных заболеваний (например, врожденных пороков сердца), при длительном пребывании в горах, при специаль-

ных тренировках в барокамерах. В этих услови­ях наблюдается увеличение количества эритро­цитов и гемоглобина вследствие активации эрит-ропоэза под действием эритропоэтина, усиленно выделяемого почками при их гипоксии. В ре­зультате увеличиваются кислородная емкость крови и ее объем. В эритроцитах повышается содержание 2,3-ДФГ, понижающего сродство гемоглобина к кислороду, что ускоряет его отда­чу тканям. Увеличиваются дыхательная повер­хность легких и их жизненная емкость вслед­ствие образования новых альвеол. У людей, живущих в горной местности на большой высо­те, увеличен объем грудной клетки, развивается гипертрофия дыхательной мускулатуры. Расши­ряется сосудистое русло легких, повышается его кровенаполнение, что может сопровождаться гипертрофией миокарда в основном за счет пра­вого сердца. В миокарде и дыхательных мыш­цах возрастает содержание миоглобина. Вместе с тем в клетках различных тканей увеличивает­ся количество митохондрий и повышается срод­ство дыхательных ферментов к кислороду. Уве­личивается емкость микроциркуляторного рус­ла в мозге и сердце за счет расширения капил­ляров. У людей, находящихся в состоянии хро­нической гипоксии (например, при сердечной или дыхательной недостаточности), увеличива­ется васкуляризация периферических тканей. Одним из признаков этого является увеличение размеров концевых фаланг с утратой нормаль­ного угла ногтевого ложа. Другое проявление компенсации при хронической гипоксии - это развитие коллатерального кровообращения там, где имеется затруднение для кровотока.

Существует некоторое своеобразие адап­тационных процессов при каждом виде гипоксии. Приспособительные реакции в меньшей степе­ни могут проявляться со стороны патологичес­ки измененных органов, ответственных за раз­витие гипоксии в каждом конкретном случае. Например, гемическая и гипоксическая (экзо-генная+дыхательная) гипоксии могут вызвать увеличение минутного объема сердца, тогда как циркуляторная гипоксия, возникающая при сер­дечной недостаточности, не сопровождается та­кой приспособительной реакцией.

Механизмы развития компенсаторных и приспособительных реакций при гипоксии. Изменения функции органов дыхания и кро­вообращения, возникающие при острой ги­поксии, являются в основном рефлекторными.

Они обусловлены раздражением дыхательного центра и хеморецепторов дуги аорты и каротид-ной зоны низким напряжением кислорода в ар­териальной крови. Эти рецепторы чувствитель­ны также к изменению содержания С0₂ и ЕР-ионов, но в меньшей степени, чем дыхатель­ный центр. Тахикардия может быть результа­том прямого действия гипоксии на проводящую систему сердца. Сосудорасширяющим действи­ем обладают продукты распада АТФ и ряд дру­гих ранее упомянутых тканевых факторов, ко­личество которых при гипоксии возрастает.

Гипоксия является сильным стрессорным фактором, под действием которого происходит активация гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы, увеличивается выделение в кровь глю-кокортикоидов, которые активируют ферменты дыхательной цепи и повышают стабильность клеточных мембран, в том числе мембран лизо-сом. Это снижает опасность выделения из пос­ледних в цитоплазму гидролитических фермен­тов, способных вызвать аутолиз клеток.

При хронической гипоксии происходят не только функциональные сдвиги, но и структур­ные изменения, имеющие большое компенсатор­но-приспособительное значение. Механизм этих явлений был подробно исследован Ф. 3. Меерсо-ном с сотр. Установлено, что дефицит макроэр-гических фосфорных соединений, обусловленный гипоксией, вызывает активацию синтеза нуклеи­новых кислот и белков. Итогом этих биохимичес­ких сдвигов является усиление в тканях плас­тических процессов, лежащих в основе гиперт­рофии миокардиоцитов и дыхательной мускула­туры, новообразования альвеол и новых сосудов. В результате повышается работоспособность ап­парата внешнего дыхания и кровообращения. Вместе с тем функционирование этих органов ста­новится более экономичным вследствие по­вышения мощности системы энергообеспечения в клетках (увеличение числа митохондрий, по­вышение активности дыхательных ферментов).

Установлено, что при длительной адаптации к г

⇐ Предыдущая123

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: