Нарушение обмена веществ и физиологических функций при гипоксии

Первыми признаками кислородного голодания являются нарушения нервной деятельности. Еще до появления грозных симптомов кислородного голодания возникает эйфория. Это состояние характеризуется эмоциональным и двигательным возбуждением, ощущением собственной силы или, наоборот, потерей интереса к окружающему, неадекватностью поведения. Причина этих явлений лежит в нарушении процессов внутреннего торможения.

При длительной гипоксии наблюдаются более тяжелые обменные и функциональные нарушения в нервной системе. Развивается торможение, нарушается рефлекторная деятельность, расстраивается регуляция дыхания и кровообращения. Потеря сознания и судороги являются грозными симптомами тяжелого течения кислородного голодания.

Нарушения в других органах и системах при гипоксии находятся в тесной зависимости от нарушения регуляторной деятельности центральной нервной системы, энергетического голодания и накопления токсических продуктов обмена веществ.

По чувствительности к кислородному голоданию второе место после нервной системы занимает сердечная мышца. Проводящая система сердца более устойчива, чем сократительные элементы. Нарушения возбудимости, проводимости и сократимости миокарда клинически проявляются тахикардией и аритмией. Недостаточность сердца, а также снижение тонуса сосудов в результате нарушения деятельности вазомоторного центра приводят к гипотензии и общему нарушению кровообращения. Последнее обстоятельство сильно осложняет течение патологического процесса, какой бы ни была первоначальная причина гипоксии.

Нарушение внешнего дыхания заключается в нарушении легочной вентиляции. Изменение ритма дыхания часто приобретает характер периодического дыхания Чейна-Стокса. Особое значение имеет развитие застойных явлений в легких. При этом альвеолярно-капиллярная мембрана утолщается, в ней развивается фиброзная ткань, ухудшается диффузия кислорода из альвеолярного воздуха в кровь.

В пищеварительной системе наблюдается угнетение моторики, снижение секреции пищеварительных соков желудка, кишок и поджелудочной железы.

Относительно системы выделения, то первоначальная полиурия сменяется нарушением фильтрационной способности почек.

В тяжелых случаях гипоксии снижается температура тела, что объясняется понижением обмена веществ и нарушением терморегуляции.

В коре надпочечников желез первоначальные признаки активации сменяются истощением.

Влияние гипоксии на более тонком уровне организации живого – клеточном и субклеточном – представлены ниже.

Первоначально, в результате дефицита кислорода, метаболические нарушения проявляются в уменьшении синтеза макроэргических соединений и изменении углеводного обмена. Активизируется тивируется гликолиз, гликогенолиз, увеличивается продукция пирувата и лактата; кислотно-основное состояние смещается в сторону ацидоза.

Недостаточность окислительных процессов влечет за собой нарушения липидного, белкового и электролитного обмена. При нарушении обмена липидов накапливаются промежуточные продукты обмена: ацетон, ацетоуксусная и бетта-оксимаслянная кислоты, возрастает перикисное окисление липидов. Накапливаются промежуточные продукты белкового обмена, устанавливается отрицательный азотистый баланс. Синтез в клетках снижен. Нарастает тяжесть гипоксии. Активация гликолиза сняется его угнетением. Усиливаются процессы деструкции и распада тканей.

Недостаток АТФ в клетке немедленно сказывается на снижении активности кальциевой АТФазы, нарушается активность натрий-калиевого насоса. Клеточная мембрана деполяризуется: открываются потенциал-зависимые натриевые и кальциевые каналы. В клетку увеличивается приток ионов натрия и кальция. Внутриклеточный ацидоз вызывает активацию натрий – водородного ионного механизма, что также способствует накопле­нию натрия в клетке. Уменьшается отток кальция из клетки.

Повышенная концентрация ионов кальция в клетке вызывает активацию протеаз, фосфолипаз и ведет к гидролизу фосфолипидов клеточных мембран. Тем самым ускоряется процесс накопления кальция в клетке. Замыкается порочный круг, что в итоге ведет к серьезным функциональным нарушениям, а затем и гибели клетки.

При гипоксии в различных тканях выявлено увеличение продукции оксида азота. Возможно, умеренная активация продукции оксида азота имеет адаптивное значение. Активация эндотелиальной и нейрональной NO-синтетазы сопровождается расширением прекапиляров, снижением адгезии и агрегации тромбоцитов, активацией синтеза стресс-белков, защищающих клетку от повреждений.

Более глубокий анализ описанных выше изменений при гипоксии приводит к заключению о том, что одни и те же явления, будучи, с одной стороны, патологическими, с другой – могут быть оценены как приспособительные. Так, нервная система, обладая высокой чувствительностью к кислородному голоданию, имеет эффективное защитное приспособление в виде охранительного торможения, а это, являясь следствием гипоксии, в свою очередь снижает чувствительность нервной системы к дальнейшему развитию кислородного голодания. Снижение температуры тела и обмена веществ может быть оценено подобным же образом.

Повреждение и защита при гипоксии тесно переплетены, но именно повреждение становится начальным звеном компенсаторного приспособления. Так, снижение рО₂ в крови вызывает раздражение хеморецепторов и мобилизацию внешнего дыхания и кровообращения. Именно гипоксическое повреждение клетки, дефицит АТФ являются начальным звеном в событиях, которые в итоге приводят к активации биогенеза митохондрий и других структур клетки и развитию устойчивой адаптации к гипоксии.