Патофизиология гипоксии

 

ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ГИПОКСИИ

    Гипоксия - типовой патологический  процесс, характеризующийся снижением  напряжения кислорода в тканях ниже 20 мм рт.ст. Патофизиологической основой гипоксии является абсолютная или относительная недостаточность биологического окисления.

                        Классификация гипоксий 

     1. Гипоксическая гипоксия 

     2. Циркуляторная гипоксия 

  3. Гемическая гипоксия 

  4. Тканевая гипоксия 

  5. Смешанная гипоксия 

                                                             Гипоксическая гипоксия

                 Выделяют 3 формы

1. Экзогенная (гипобарическая) гипоксия 

   Она связана со снижением  парциального давления кислорода  в атмосфере (горная, высотная болезнь, при космических полетах). На уровне 4 км. рО₂   во вдыхаемом воздухе снижается в 2 раза, на высоте 8 км - в 3 раза. Развивается гипоксемия и гипокапния, газовый алкалоз.  Критический уровень рО₂   = 30 мм рт.ст. Нарушается диффузия кислорода из крови в клетки.

    2. Респираторная (легочная) форма 

   Эта форма встречается при заболеваниях легких, бронхитах, легочной гипертензии, шунтировании крови между легочной артерией и легочной веной. Эта форма сопровождается гипоксемией и гиперпкапнией (увеличение рСО₂   выше 50 мм рт.ст.). При респираторной форме гипоксии может развиваться дыхательная недостаточность, газовый ацидоз, отек мозга.

3. Дисрегуляторная форма гипоксии

    Она встречается при  нарушении регуляции дыхания  со стороны дыхательного центра (различные поражения ЦНС), нарушении  иннервации диафрагмы, межреберных мышц.

                               Циркуляторная гипоксия 

              Различают 3 формы:

   1. Ишемическая форма гипоксии - возникает при снижении объемного  кровотока. Она может быть регионарной  (при ишемии отдельных органов  и тканей) или общей (при сердечной недостаточности левого желудочка, шоке, коллапсе).

   2. Застойная форма гипоксии - возникает при венозном застое, замедлении кровотока. Она может  быть местной (при тромбофлебитах  вен нижних конечностей) или  общей (при сердечной недостаточности правого желудочка сердца). При повышении внутригрудного давления уменьшается венозный возврат крови к сердцу и возникает застой крови в венах.

3. Перегрузочная форма гипоксии - возникает при полетах (при  взлете, посадке), использовании скоростных лифтов. В этом случае происходит перераспределение кровотока: при быстром подъеме вверх (взлет, подъем на лифте) кровь перемещается в нижнюю часть тела, нижние конечности. Развивается ишемия головного мозга вплоть до потери сознания. При быстрой посадке самолета, у парашютистов, при спуске лифта кровь перемещается в верхнюю часть тела. В этом случае происходит переполнение сосудов верхней половины тела. Возможно кровоизлияние в мозг. Перегрузочная форма гипоксии является сочетанием застойной и ишемической форм.

                                                 Гемическая гипоксия

    Гемическая гипоксия  возникает при количественных  и качественных изменениях гемоглобина в крови. При кровопотерях, анемиях содержание гемоглобина в крови уменьшается, снижается кислородная емкость крови.

    Качественные изменения  гемоглобина связаны с его  инактивацией. При отравлении угарным  газом гемоглобин связывается  с окисью углерода и образуется  карбоксигемоглобин (HbCO). При отравлении  нитритами и нитратами образуется  метгемоглобин - HbOH. При этом двухвалентное железо переходит в трехвалентное (окисленное) и гемоглобин не способен связывать кислород. При отравлении соединениями, содержащими серу, образуется сульфгемоглобин (HbS). Связь гемоглобина с этими веществами более прочная, чем с кислородом.

Гемическая гипоксия может развиваться  при нарушении диссоциации оксигемоглобина.

   1. При гиперкапнии (ацидозе), лихорадке оксигенация в легких  нарушается и сродство гемоглобина  к кислороду в легких снижается.  Уменьшается образование оксигемоглобина - сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо.

   2. При алкалозе (гипокапнии), охлаждении сродство гемоглобина  к кислороду повышается. Гемоглобин насыщается кислородом при низком рО₂   в плазме. Оксигемоглобин, который подходит к клетке, не отдает кислород (прочная связь) - сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина влево.

                                                    Тканевая гипоксия

    Тканевая гипоксия возникает  в результате нарушения митохондриального  и микросомального окисления. Недостаточное снабжение клетки кислородом ведет к абсолютной недостаточности биологического окисления. Относительная недостаточность биологического окисления возникает при повышенной потребности клетки в кислороде.

    Митохондриальное окисление связано с транспортом электронов в дыхательной цепи. В норме при окислении субстрата образуется 3 молекулы АТФ. При нарушении митохондриального окисления в условиях гипоксии развивается биоэнергетическая недостаточность.

                        Нарушение митохондриального окисления

                      2 е                 2 е            2 е             2 е 

    Субстрат ----- НАД.Н   ------ ФАД ------ Ко Q------ Цитохромы 

                                                                                                     !

                                                                                                     !   2 е                                                                                                                                                                                                    

                         Н₂                         1/2 О₂                        Цитохромоксидаза

                                    Н₂ О

 

   Нарушение митохондриального окисления может возникать при недостатке кислорода в организме. Развивается абсолютная недостаточность биологического окисления.

    Может быть блокада  дыхательных ферментов. Функция  цитохромов и цитохромоксидазы нарушается при отравлении цианидами, угарным газом, сероводородом. Флавопротеиды инактивируются при гиповитаминозе В₂. Поражение НАД-зависимых дегидрогеназ встречается при действии алкоголя, барбитуратов, при дефиците витамина В₁, никотиновой кислоты.

    Блокада ферментов приводит  к нарушению процессов окисления даже при достаточном напряжении кислорода в артериальной крови. Развивается относительная недостаточность биологического окисления.

   Микросомальное окисление происходит в печени.

   В норме субстрат (R) при участии кислорода и цитохрома Р-450 окисляется: образуется окисленная форма - ROH.

                                                 О₂

                          R  -------------------------------------------     R - ОН

                                      цитохром Р-450

 

            Свободные радикалы (ROO,  OH, RO )  

При недостатке кислорода образуются свободные радикалы. Они повреждают мембраны клеток, вызывают развитие различных  патологических процессов в организме (дистресс-синдром, воспаление, инфаркт  миокарда, атеросклероз и другие процессы).

                                  Смещанная форма гипоксии 

    Такая форма  может возникать при острой  кровопотере, геморрагическом шоке. В этом случае развивается циркуляторно-гемическая гипоксия.