Ministarstvo zdravlja Republike Bjelorusije
Bjeloruski državni medicinski univerzitet
KATEDRA ZA PATOLOŠKU FIZIOLOGIJU
E.V. Leonova, F.I. Vismont
HIPOKSIJA
(patofiziološki aspekti)
UDK 612.273.2(075.8)
Recenzent: Dr. med. nauka, profesor M.K. Niedzwiedz
Odobreno od strane Naučno-metodološkog vijeća Univerziteta
Leonova E.V.
Hipoksija (patofiziološki aspekti): Metod. preporuke
/E.V. Leonova, F.I. Vismont - Mn.: BSMU, 2002. - 22 str.
Publikacija sadrži kratak sažetak patofiziologije hipoksičnih stanja. Dat je opći opis hipoksije kao tipičnog patološkog procesa; razmatraju se pitanja etiologije i patogeneze razne vrste hipoksija, kompenzatorno-prilagodljive reakcije i disfunkcije, mehanizmi hipoksične nekrobioze, adaptacija na hipoksiju i disadaptacija.
UDK 612.273.2(075.8)
BBK 28.707.3 &73
© Bjeloruska država
Medicinski univerzitet, 2002
1. Motivacione karakteristike teme
Ukupno vrijeme nastava: 2 akademska časa za studente Stomatološkog fakulteta, 3 – za studente medicinsko-profilaktičkog, medicinsko-profilaktičkog i pedijatrijskog fakulteta.
Edukativni priručnik je razvijen radi optimizacije obrazovnog procesa i nudi se za pripremu učenika praktična lekcija na temu "Hipoksija". O ovoj temi se govori u odjeljku „Tipični patološki procesi“. Dostavljene informacije odražavaju vezu sa sljedećim temama predmeta: „Patofiziologija spoljašnjeg respiratornog sistema“, „Patofiziologija kardiovaskularnog sistema“, „Patofiziologija krvnog sistema“, „Patofiziologija metabolizma“, „Poremećaji kiseline -bazno stanje”.
Hipoksija je ključni element u patogenezi različitih bolesti i patoloških stanja. U bilo kojem patološkom procesu javlja se fenomen hipoksije, koji igra važnu ulogu u nastanku oštećenja kod mnogih bolesti i prati akutnu smrt tijela, bez obzira na uzroke koji su je uzrokovali. Međutim, u obrazovnoj literaturi, rubrika „Hipoksija“, o kojoj je nagomilana obimna građa, predstavljena je vrlo široko, sa nepotrebnim detaljima, što otežava razumijevanje stranim studentima koji zbog jezičke barijere imaju poteškoća s bilježenjem. na predavanjima. Gore navedeno je bio razlog za pisanje ovog priručnika. Priručnik daje definiciju i opšte karakteristike hipoksije kao tipičnog patološkog procesa, u kratke forme razmatraju se pitanja etiologije i patogeneze njenih različitih tipova, kompenzacijskih i adaptivnih reakcija, disfunkcija i metabolizma, mehanizmi hipoksične nekrobioze; daje ideju adaptacije na hipoksiju i disadaptaciju.
Svrha lekcije - proučavaju etiologiju, patogenezu različitih tipova hipoksije, kompenzacijske i adaptivne reakcije, disfunkciju i metabolizam, mehanizme hipoksične nekrobioze, adaptaciju na hipoksiju i disadaptaciju.
Ciljevi lekcije
Učenik mora:
Definicija hipoksije, njene vrste;
Patogenetske karakteristike različitih tipova hipoksije;
Kompenzatorno-prilagodljive reakcije tijekom hipoksije, njihovi tipovi, mehanizmi;
Poremećaji osnovnih vitalnih funkcija i metabolizma tijekom hipoksičnih stanja;
Mehanizmi oštećenja i smrti ćelija tokom hipoksije (mehanizmi hipoksične nekrobioze);
Glavne manifestacije disbarizma (dekompresija);
Mehanizmi adaptacije na hipoksiju i disadaptaciju.
Na osnovu anamneze dati obrazložen zaključak o prisutnosti hipoksičnog stanja i prirodi hipoksije, kliničku sliku, gasni sastav krvi i indikatori acidobaznog statusa.
3. Poznavati kliničke manifestacije hipoksičnih stanja.
2. Test pitanja iz srodnih disciplina
1. Homeostaza kiseonika, njena suština.
2. Sistem za snabdevanje organizma kiseonikom, njegove komponente.
3. Strukturne i funkcionalne karakteristike respiratornog centra.
4. Sistem za transport kiseonika u krvi.
5. Razmjena plinova u plućima.
6. Kiselo-bazno stanje organizma, mehanizmi njegove regulacije.
3. Test pitanja na temu lekcije
1. Definicija hipoksije kao tipičnog patološkog procesa.
2. Klasifikacija hipoksije prema a) etiologiji i patogenezi, b) rasprostranjenosti procesa, c) brzini razvoja i trajanju, d) stepenu ozbiljnosti.
3. Patogenetske karakteristike različitih tipova hipoksije.
4. Kompenzatorno-prilagodljive reakcije tokom hipoksije, njihove vrste, mehanizmi nastanka.
5. Funkcionalni i metabolički poremećaji tokom hipoksije.
6. Mehanizmi hipoksične nekrobioze.
7. Disbarizam, njegove glavne manifestacije.
8. Adaptacija na hipoksiju i disadaptaciju, razvojni mehanizmi.
4. Hipoksija
4.1. Definicija pojma. Vrste hipoksije.
hipoksija ( gladovanje kiseonikom) je tipičan patološki proces koji nastaje kao rezultat nedovoljne biološke oksidacije i rezultirajućeg energetskog deficita životnih procesa. Ovisno o uzrocima i mehanizmu razvoja, hipoksija se razlikuje:
· egzogeni , koji nastaje kada na sistem snabdevanja kiseonikom utiču promene njegovog sadržaja u udahnutom vazduhu i (ili) promene opšteg barometrijskog pritiska - hipoksične (hipo- i normobarične), hiperoksične (hiper- i normobarične);
· respiratorni (respiratorni);
· cirkulatorni (ishemična i kongestivna);
· hemic (anemični i zbog inaktivacije hemoglobina);
· tkiva (kada je narušena sposobnost tkiva da apsorbuje kiseonik ili kada su procesi biološke oksidacije i fosforilacije nepovezani);
· supstrat (sa nedostatkom supstrata);
· soba za pretovar (“stres hipoksija”);
· mješovito .
Hipoksija se takođe razlikuje: a) nizvodno, munjevito, traje nekoliko desetina sekundi; akutni – desetine minuta; subakutni – sati, desetine sati, hronični – sedmice, mjeseci, godine; b) prema rasprostranjenosti - opšta i regionalna; c) prema težini - blagi, umjereni, teški, kritični (fatalni) oblici.
Manifestacije i ishod hipoksije ovise o prirodi etiološkog faktora, individualnoj reaktivnosti tijela, stupnju težine, brzini razvoja i trajanju procesa.
4.2. Etiologija i patogeneza hipoksije
4.2.1. Hipoksična hipoksija
a) Hipobarični. Nastaje kada se parcijalni pritisak kiseonika u udahnutom vazduhu smanji, u razređenoj atmosferi. Javlja se prilikom penjanja na planine (planinska bolest) ili prilikom letenja avionom (visinska bolest, bolest pilota). Glavni faktori koji izazivaju patološke promene su: 1) smanjenje parcijalnog pritiska kiseonika u udahnutom vazduhu (hipoksija); 2) smanjenje atmosferskog pritiska (dekompresija ili disbarizam).
b) Normobarski. Razvija se u slučajevima kada je opšti barometarski pritisak normalan, ali je parcijalni pritisak kiseonika u udahnutom vazduhu smanjen. Javlja se uglavnom u industrijskim uslovima (rad u rudnicima, problemi u sistemu snabdevanja kiseonikom kabine aviona, u podmornicama, a javlja se i pri boravku u malim prostorijama sa velikim brojem ljudi.)
S hipoksičnom hipoksijom, parcijalni tlak kisika u udahnutom i alveolarnom zraku se smanjuje; napetost i sadržaj kisika u arterijskoj krvi; javlja se hipokapnija, a zatim hiperkapnija.
4.2.2. Hiperoksična hipoksija
a) Hiperbarični. Javlja se u uslovima viška kiseonika („glad u izobilju“). “Extra” kisik se ne troši u energetske i plastične svrhe; inhibira procese biološke oksidacije; potiskuje disanje tkiva, izvor je slobodnih radikala koji stimuliraju peroksidaciju lipida, izaziva nakupljanje toksičnih produkata, a također uzrokuje oštećenje plućnog epitela, kolaps alveola, smanjenu potrošnju kisika, a u konačnici se poremeti metabolizam, javljaju se konvulzije, koma ( komplikacije hiperbarične oksigenacije).
b) Normobarski. Nastaje kao komplikacija terapije kiseonikom kada se duže koriste visoke koncentracije kiseonika, posebno kod starijih osoba, kod kojih aktivnost antioksidativnog sistema opada sa godinama.
Kod hiperoksične hipoksije, kao rezultat povećanja parcijalnog tlaka kisika u udahnutom zraku, povećava se njegov vazdušno-venski gradijent, ali se smanjuje brzina transporta kisika arterijskom krvlju i stopa potrošnje kisika u tkivima, nedovoljno oksidirani proizvodi se akumuliraju i dolazi do acidoze.
4.2.3. Respiratorna hipoksija
Nastaje kao rezultat insuficijencije izmjene plinova u plućima zbog alveolarne hipoventilacije, poremećaja ventilacijsko-perfuzijskih odnosa, poteškoća u difuziji kisika (bolesti pluća, dušnika, bronhija, disfunkcija respiratornog centra; pneumo-, hidro-, hemotoraks, upala, emfizem, sarkoidoza, azbestoza pluća; mehaničke prepreke za ulazak zraka; lokalna desolacija plućnih žila, urođene srčane mane). Kod respiratorne hipoksije, kao posljedica poremećene izmjene plinova u plućima, smanjuje se napetost kisika u arterijskoj krvi, dolazi do arterijske hipoksemije, u većini slučajeva zbog pogoršanja alveolarne ventilacije, u kombinaciji s hiperkapnijom.
4.2.4. Cirkulatorna (kardiovaskularna) hipoksija
Nastaje kada poremećaji cirkulacije dovode do nedovoljne opskrbe organa i tkiva krvlju. Najvažniji pokazatelj i patogenetska osnova njegovog razvoja je smanjenje minutnog volumena krvi. Uzroci: srčani poremećaji (srčani udar, kardioskleroza, preopterećenje srca, poremećaji ravnotežu elektrolita, neurohumoralna regulacija srčane funkcije, tamponada srca, obliteracija perikardne šupljine); hipovolemija (masovni gubitak krvi, smanjen dotok venske krvi u srce, itd.). Kod cirkulatorne hipoksije, brzina transporta kisika arterijskom i kapilarnom krvlju opada s normalnim ili smanjenim sadržajem kisika u arterijskoj krvi, smanjenjem ovih pokazatelja u venskoj krvi i visokom arteriovenskom razlikom kisika.
4.2.5. Krvna (hemička) hipoksija
Razvija se kada se kapacitet krvi za kisik smanji. Uzroci: anemija, hidremija; narušavanje sposobnosti hemoglobina da veže, transportuje i oslobađa kiseonik u tkiva tokom kvalitativnih promena hemoglobina (formiranje karboksihemoglobina, formiranje methemoglobina, genetski određene abnormalnosti HB). S hemičkom hipoksijom, sadržaj kisika u arterijskoj i venskoj krvi se smanjuje; arteriovenska razlika u kiseoniku se smanjuje.
4.2.6. Hipoksija tkiva
Postoji primarna i sekundarna hipoksija tkiva. Primarna tkivna (ćelijska) hipoksija uključuje stanja u kojima postoji primarna lezija ćelijskog disajnog aparata. Glavni patogenetski faktori primarne hipoksije tkiva: a) smanjena aktivnost respiratornih enzima (citokrom oksidaza u slučaju trovanja cijanidom), dehidrogenaze (djelovanje velikih doza alkohola, uretana, etera), smanjena sinteza respiratornih enzima (nedostatak riboflavina, nikotinska kiselina), b) aktivacija peroksidacijskih lipida, što dovodi do destabilizacije, razgradnje membrana mitohondrija i lizosoma (jonizujuće zračenje, nedostatak prirodnih antioksidanata - rutina, askorbinske kiseline, glutationa, katalaze i dr.), c) razdvajanja procesa biološke oksidacije i fosforilacije, pri čemu se potrošnja kisika u tkivima može povećati, ali se značajan dio energije raspršuje u obliku topline i, unatoč velikom intenzitetu funkcioniranja respiratornog lanca, dolazi do resinteze visokoenergetskih spojeva. ne pokriva potrebe tkiva, a javlja se relativna insuficijencija biološke oksidacije. Tkiva su u stanju hipoksije. Kod hipoksije tkiva, djelomična napetost i sadržaj kisika u arterijskoj krvi mogu ostati normalni do određene granice, ali se u venskoj krvi značajno povećavaju; arteriovenska razlika u kiseoniku se smanjuje. Sekundarna hipoksija tkiva može se razviti sa svim drugim vrstama hipoksije.
4.2.7. Hipoksija supstrata
Nastaje u slučajevima kada, uz adekvatnu dostavu kiseonika u organe i tkiva, normalno stanje membrana i enzimskih sistema, nastaje primarni nedostatak supstrata, što dovodi do narušavanja svih delova biološke oksidacije. U većini slučajeva, takva hipoksija je povezana s nedostatkom glukoze u stanicama, na primjer, s poremećajima metabolizma ugljikohidrata (dijabetes melitus, itd.), kao i s nedostatkom drugih supstrata ( masne kiseline u miokardu), teška glad.
4.2.8. Hipoksija preopterećenja („hipoksija opterećenja“)
Javlja se pri intenzivnoj aktivnosti organa ili tkiva, kada su funkcionalne rezerve sistema za transport i iskorištavanje kiseonika, u nedostatku patoloških promena u njima, nedovoljne da podmire naglo povećanu potrebu za kiseonikom (prekomerni rad mišića, preopterećenje srca) . Hipoksiju preopterećenja karakterizira stvaranje "duga kisika" uz povećanje brzine isporuke i potrošnje kisika, kao i stope stvaranja i izlučivanja ugljičnog dioksida, venske hipoksemije i hiperkapnije.
4.2.9. Mješovita hipoksija
Hipoksija bilo koje vrste, dostižući određeni stepen, neizbježno uzrokuje disfunkciju raznih organa i sistemi uključeni u obezbeđivanje isporuke i korišćenja kiseonika. Uočava se kombinacija različitih vrsta hipoksije, posebno kod šoka, trovanja hemijskim sredstvima, srčanih bolesti, kome itd.
5. Kompenzatorno-prilagodljive reakcije
Prve promjene u tijelu tijekom hipoksije povezane su s aktivacijom reakcija usmjerenih na održavanje homeostaze (faza kompenzacije). Ako su adaptivne reakcije nedovoljne, u organizmu nastaju strukturni i funkcionalni poremećaji (faza dekompenzacije). Postoje reakcije usmjerene na adaptaciju na kratkotrajnu akutnu hipoksiju (hitno) i reakcije koje obezbjeđuju održivu adaptaciju na manje izraženu, ali dugotrajnu ili ponavljanu hipoksiju (reakcije dugotrajne adaptacije). Hitne reakcije se javljaju refleksno zbog iritacije receptora vaskularnog sistema i retikularne formacije moždanog stabla promijenjenim plinskim sastavom krvi. Dolazi do povećanja alveolarne ventilacije, njenog minutnog volumena, zbog produbljivanja disanja, pojačanih respiratornih ekskurzija, mobilizacije rezervnih alveola (kompenzatorna otežano disanje); učestale su kontrakcije srca, povećava se masa cirkulirajuće krvi (zbog oslobađanja krvi iz krvnih depoa), venski priliv, udarni i minutni volumen srca, brzina protoka krvi, dotok krvi u mozak, srce i druge vitalne organe , a smanjuje se dotok krvi u mišiće, kožu itd. (centralizacija cirkulacije krvi); povećava se kapacitet krvi za kiseonik zbog pojačanog ispiranja crvenih krvnih zrnaca iz koštane srži, a zatim aktivacije eritropoeze, te se povećavaju svojstva hemoglobina vezanja kisika. Oksihemoglobin stječe sposobnost da daje više kisika tkivima čak i uz umjereno smanjenje pO 2 u tkivnoj tekućini, čemu doprinosi acidoza koja se razvija u tkivima (u kojoj oksihemoglobin lakše odustaje od kisika); aktivnost organa i tkiva koji nisu direktno uključeni u transport kiseonika je ograničena; povećava se konjugacija procesa biološke oksidacije i fosforilacije, povećava se anaerobna sinteza ATP-a zbog aktivacije glikolize; u različitim tkivima povećava se proizvodnja dušikovog oksida, što dovodi do proširenja prekapilarnih žila, smanjene adhezije i agregacije trombocita, te aktiviranja sinteze stresnih proteina koji štite ćeliju od oštećenja. Važna adaptivna reakcija tokom hipoksije je aktivacija hipotalamus-hipofizno-nadbubrežnog sistema (stres sindrom), čiji hormoni (glukokortikoidi), stabilizujući membrane lizosoma, smanjuju štetno dejstvo hipoksičnog faktora i sprečavaju razvoj hipoksične nekrobioze, povećavajući otpornost tkiva na nedostatak kiseonika.
Kompenzacijske reakcije u slučaju hiperoksične hipoksije, oni su usmjereni na sprječavanje povećanja napetosti kisika u arterijskoj krvi i tkivima ─ slabljenje plućne ventilacije i centralne cirkulacije, smanjenje minutnog volumena disanja i cirkulacije krvi, otkucaja srca, udarnog volumena srca, smanjenje volumena cirkulirajuće krvi, njeno taloženje u parenhimskim organima; snižavanje krvnog pritiska; sužavanje malih arterija i arteriola mozga, retine i bubrega, koji su najosjetljiviji i na nedostatak i na višak kisika. Ove reakcije općenito osiguravaju da su potrebe tkiva za kisikom zadovoljene.
6. Kršenja glavnog fiziološke funkcije i metabolizam
Nervno tkivo je najosjetljivije na gladovanje kiseonikom. S potpunim prestankom opskrbe kisikom, znaci poremećaja u moždanoj kori otkrivaju se u roku od 2,5-3 minute. Kod akutne hipoksije prvi poremećaji (posebno jasno izraženi u njenom hipoksičnom obliku) se uočavaju u višoj nervnoj aktivnosti (euforija, emocionalni poremećaji, promjene u rukopisu i izostavljanje slova, tupost i gubitak samokritičnosti, koji se zatim zamjenjuju depresijom , mrzovolja, mrzovolja, mrzovolja). Sa porastom akutne hipoksije, nakon aktivacije disanja, razni poremećaji ritma, neujednačena amplituda disajnih pokreta i rijetki, kratki disajni izleti postepeno slabe do potpunog prestanka disanja. Javlja se tahikardija, koja se povećava paralelno sa slabljenjem srca, zatim puls u obliku niti, atrijalna i ventrikularna fibrilacija. Sistolni pritisak se postepeno smanjuje. Probava i funkcija bubrega su oštećeni. Temperatura tijela se smanjuje.
Univerzalni, iako nespecifičan znak hipoksičnih stanja, hipoksičnog oštećenja ćelija i tkiva je povećanje pasivne permeabilnosti bioloških membrana, njihova dezorganizacija, što dovodi do oslobađanja enzima u intersticijalnu tečnost i krv, izazivajući metaboličke poremećaje i sekundarnu hipoksiju. promjena tkiva.
Promjene u metabolizmu ugljikohidrata i energije dovode do nedostatka makroerga, smanjenja sadržaja ATP-a u stanicama, povećane glikolize, smanjenja sadržaja glikogena u jetri i inhibicije procesa njegove resinteze; kao rezultat, povećava se sadržaj mliječne i drugih organskih kiselina u tijelu. Razvija se metabolička acidoza. Insuficijencija oksidativnih procesa dovodi do poremećaja metabolizma lipida i proteina. Smanjuje se koncentracija bazičnih aminokiselina u krvi, povećava se sadržaj amonijaka u tkivima, javlja se negativna ravnoteža dušika, razvija se hiperketonemija i naglo se aktiviraju procesi peroksidacije lipida.
Poremećaj metaboličkih procesa dovodi do strukturnih i funkcionalnih promjena i oštećenja stanica s naknadnim razvojem hipoksične i nekrobioze slobodnih radikala, odumiranja stanica, prvenstveno neurona.
6.1. Mehanizmi hipoksične nekrobioze
Nekrobioza je proces odumiranja ćelije, duboka, delimično nepovratna faza oštećenja ćelije, koja neposredno prethodi njenoj smrti. Prema biohemijskim kriterijumima, ćelija se smatra mrtvom od trenutka kada potpuno prestane da proizvodi besplatnu energiju. Svaki utjecaj koji uzrokuje manje ili više produženo gladovanje kisikom dovodi do hipoksičnog oštećenja stanice. U početnoj fazi ovog procesa, brzina aerobne oksidacije i oksidativne fosforilacije u mitohondrijima se smanjuje. To dovodi do smanjenja količine ATP-a, povećanja sadržaja adenozin difosfata (ADP) i adenozin monofosfata (AMP). Omjer ATP/ADP+AMP se smanjuje, a funkcionalnost ćelije se smanjuje. Pri niskom omjeru ATP/ADP+AMP aktivira se enzim fosfofruktokinaza (PFK), što dovodi do povećanja reakcije anaerobne glikolize, stanica troši glikogen, osiguravajući se energijom zbog razgradnje glukoze bez kisika; Rezerve glikogena u ćeliji su iscrpljene. Aktivacija anaerobne glikolize dovodi do smanjenja pH citoplazme. Progresivna acidoza uzrokuje denaturaciju proteina i zamućenje citoplazme. Budući da je FFK enzim inhibiran kiselinom, u hipoksičnim uvjetima glikoliza je oslabljena i nastaje nedostatak ATP-a. Sa značajnim nedostatkom ATP-a, procesi ćelijskog oštećenja se pogoršavaju. Enzim koji ima najviše energije u ćeliji je kalijum-natrijum ATPaza. S nedostatkom energije, njegove su mogućnosti ograničene, zbog čega se gubi normalni kalij-natrij gradijent; ćelije gube ione kalija, a višak kalija nastaje izvan ćelija - hiperkalijemija. Gubitak kalij-natrijevog gradijenta za ćeliju znači smanjenje potencijala mirovanja, uslijed čega se smanjuje pozitivni površinski naboj karakterističan za normalne stanice, stanice postaju manje ekscitativne, a međustanične interakcije su poremećene, što se i događa. tokom duboke hipoksije. Posljedica oštećenja kalij-natrijum pumpe je prodiranje viška natrijuma u ćelije, hiperhidratacija i oticanje, širenje tankova endoplazmatskog retikuluma. Hiperhidratacija se također potiče akumulacijom osmotski aktivnih produkata razaranja i pojačanim katabolizmom polimernih ćelijskih molekula. U mehanizmu hipoksične nekrobioze, posebno u dubokim stadijumima, ključnu ulogu igra povećanje sadržaja ioniziranog intracelularnog kalcija, čiji je višak toksičan za ćeliju. Povećanje intracelularne koncentracije kalcija u početku je uzrokovano nedostatkom energije za rad pumpe kalcijum-magnezija. Kako se hipoksija produbljuje, kalcijum ulazi u ćeliju kroz ulazne kalcijumove kanale vanjske membrane, kao i kroz masivni tok iz mitohondrija, cisterni glatkog endoplazmatskog retikuluma i kroz oštećene ćelijske membrane. To dovodi do kritičnog povećanja njegove koncentracije. Dugotrajni višak kalcijuma u citoplazmi dovodi do aktivacije Ca ++ zavisnih proteinaza i progresivne citoplazmatske proteolize. Kada je stanica nepovratno oštećena, značajne količine kalcija ulaze u mitohondrije, što dovodi do inaktivacije njihovih enzima, denaturacije proteina i trajnog gubitka sposobnosti proizvodnje ATP-a čak i kada se obnovi opskrba kisikom ili reperfuzija. Dakle, centralni element ćelijske smrti je dugotrajno povećanje citoplazmatske koncentracije jonizovanog kalcijuma. Smrt stanica također pospješuju reaktivni radikali koji sadrže kisik koji nastaju u velikim količinama lipidnog peroksida i hidroperoksida membranskih lipida, kao i hiperprodukcija dušikovog oksida, koji u ovoj fazi imaju štetno, citotoksično djelovanje.
6.2. Disbarizam
Uz vrlo brzo smanjenje barometarskog tlaka (kvar zaptivke zrakoplova, brzo podizanje na visinu), razvija se kompleks simptoma dekompresijske bolesti (disbarizam), koji uključuje sljedeće komponente:
a) na nadmorskoj visini od 3-4 hiljade metara - širenje gasova i relativno povećanje njihovog pritiska u zatvorenim tjelesnim šupljinama - paranazalnim šupljinama, frontalnim sinusima, šupljini srednjeg uha, pleuralna šupljina, gastrointestinalnog trakta (“naduvenost na velikim visinama”), što dovodi do iritacije receptora ovih šupljina, uzrokujući oštrih bolova(“bol na velikoj nadmorskoj visini”);
b) na visini od 9 hiljada m - desaturacija (smanjena rastvorljivost gasa), gasna embolija, ishemija tkiva; mišićno-zglobni, substernalni bol; zamagljen vid, svrab kože, vegetativno-vaskularni i cerebralni poremećaji, oštećenje perifernih nerava;
c) na nadmorskoj visini od 19 hiljada m (B = 47 mm Hg, pO 2 - 10 mm Hg) i više - proces "ključanja" u tkivima i tečnim medijima na tjelesnoj temperaturi, visinskom tkivu i potkožnom emfizemu (izgled potkožnog otoka i bola).
7. Adaptacija na hipoksiju i disadaptaciju
Uz ponavljanu kratkotrajnu ili postupno razvijajuću i dugotrajnu umjerenu hipoksiju, razvija se adaptacija - proces postepenog povećanja otpornosti tijela na hipoksiju, uslijed čega tijelo stječe sposobnost normalnog obavljanja različitih oblika aktivnosti (do viši), u takvim uslovima nedostatka kiseonika koji su ranije bili "Nisu to dozvoljavali."
Dugotrajnom adaptacijom na hipoksiju formiraju se mehanizmi dugotrajne adaptacije („sistemski strukturni trag“). To uključuje: aktivaciju hipotalamus-hipofiznog sistema i korteksa nadbubrežne žlijezde, hipertrofiju i hiperplaziju neurona respiratornog centra, hipertrofiju i hiperfunkciju pluća; hipertrofija i hiperfunkcija srca, eritrocitoza, povećan broj kapilara u mozgu i srcu; povećanje sposobnosti ćelija da apsorbuju kiseonik, povezano sa povećanjem broja mitohondrija, njihove aktivne površine i hemijskih sredstava za kiseonik; aktivacija antioksidativnih i detoksikacionih sistema. Ovi mehanizmi omogućavaju da se adekvatno podmiri potreba organizma za kiseonikom, uprkos njegovom nedostatku u spoljašnjoj sredini i poteškoćama u isporuci i snabdevanju tkiva kiseonikom. Oni se zasnivaju na aktivaciji sinteze nukleinske kiseline i vjeverica. U slučaju dugotrajne hipoksije dolazi do njenog produbljivanja, postepenog iscrpljivanja adaptivnih sposobnosti organizma, može doći do njihovog neuspjeha i do „neuspjeha“ dugotrajne adaptacijske reakcije (desadaptacije), pa čak i do dekompenzacije, praćene povećanje destruktivnih promena u organima i tkivima, niz funkcionalnih poremećaja, koji se manifestuju hroničnim sindromom.planinska bolest
Književnost
Glavni:
1. Patološka fiziologija. Ed. HELL. Ado i V.V. Novitsky, Tomsk University Publishing House, Tomsk, 1994, str. 354-361.
2. Patološka fiziologija. Ed. N.N. Zaiko i Yu.V. Bytsya. – Kijev, “Logos”, 1996, str. 343-344.
3. Patofiziologija. Kurs predavanja. Ed. P.F. Litvitski. – M., Medicina, 1997, str. 197-213.
Dodatno:
1. Zaichik A.Sh., Churilov A.P. Osnove opće patologije, dio 1, St. Petersburg, 1999. – Elby, str. 178-185.
2. Hipoksija. Adaptacija, patogeneza, klinička slika. Pod generalom ed. Yu.L Shevchenko. – Sankt Peterburg, Elbi-SPB LLC, 2000, 384 str.
3. Vodič za opću patologiju. Ed. N.K. Khitrova, D.S. Sarkisova, M.A. Paltseva. – M. Medicina, 1999. – P. 401-442.
4. Shanin V.Yu. Klinička patofiziologija. Udžbenik za medicinske fakultete. – Sankt Peterburg: “Specijalna literatura”, 1998, str. 29-38.
5. Shanin V.Yu. Tipični patološki procesi. – Sankt Peterburg: Specijalna literatura, 1996, – str. 10-23.
1. Motivacione karakteristike teme. Cilj i zadaci časa......... 3
2. Test pitanja iz srodnih disciplina.................................................. 5
3. Test pitanja na temu lekcije................................................ ............ .... 5
4. Hipoksija
4.1. Definicija pojma, vrste hipoksije........................................................ ......... 6
4.2. Etiologija i patogeneza hipoksije ............................................................ ..... .. 7
5. Kompenzatorno-prilagodljive reakcije.................................................. ...... 12
6. Povrede osnovnih fizioloških funkcija i metabolizma. 14
6.1. Mehanizmi hipoksične nekrobioze .................................................. ...... 16
6.2. Disbarizam................................................................ ........................................ 18
7. Adaptacija na hipoksiju i disadaptaciju........................................ ........ 19
8. Literatura................................................................ .................................................... 20
Transkript
1 MINISTARSTVO ZDRAVLJA REPUBLIKE BELORUSIJE OBRAZOVNA USTANOVA "GOMELJSKI DRŽAVNI MEDICINSKI UNIVERZITET" Katedra za patološku fiziologiju HIPOKSIJA. PATOFIZIOLOGIJA EKSTERNOG DIŠA Obrazovno-metodološki priručnik za studente 3. godine svih fakulteta medicinskih univerziteta Gomel GomSMU 2015.
2 UDK (072) BBK ya73 G 50 Autori: T. S. Ugolnik, I. A. Atamanenko, Y. A. Kutenko, I. V. Manaenkova Recenzenti: doktor medicinskih nauka, profesor, šef katedre za patološku fiziologiju Bjeloruskog državnog medicinskog univerziteta F. I. Vismont; Doktor medicinskih nauka, profesor, šef katedre za patološku fiziologiju po imenu D. A. Maslakov, Grodno državni medicinski univerzitet N. E. Maksimovich Hipoksija. Patofiziologija vanjskog disanja: edukativna metoda. priručnik G 50 za studente 3. godine svih fakulteta medicinskih univerziteta / T. S. Ugolnik [i drugi]. Gomel: GomSMU, str. ISBN Edukativni priručnik sadrži podatke o etiologiji, patogenezi, klasifikaciji, dijagnozi i principima lečenja hipoksije i oblika poremećaja spoljašnjeg disanja u skladu sa standardnim nastavnim planom i programom za specijalnosti „Opšta medicina“ i „Medicinska dijagnostika“. Namijenjen studentima 3. godine svih fakulteta medicinskih univerziteta. Odobreno i preporučeno za objavljivanje od strane naučno-metodološkog veća obrazovne ustanove "Gomel State Medical University" 17. marta 2015. godine, protokol 1. UDK (072) BBK ya73 ISBN Obrazovna ustanova "Gomel State Medical University",
3 SADRŽAJ Lista simboli... 4 Tema 1. HIPOKSIJA... 6 Pojam i principi klasifikacije hipoksije... 7 Etiologija i patogeneza egzogenih tipova hipoksije... 9 Etiologija i patogeneza endogenih tipova hipoksije Otpornost organa i tkiva na hipoksiju Manifestacije disfunkcije organa i tkiva tokom hipoksije Hitne i dugotrajne reakcije adaptacije i kompenzacije tokom hipoksije Uloga u patologiji i terapijskom dejstvu hiperoksije Osnove dijagnostikovanja hipoksičnih stanja Principi eliminacije i prevencije hipoksije Zadaci za samostalan rad Situacioni zadaci Test zadaci Literatura Tema 2. EKSTERNO DISANJE Patofiziologija spoljašnjeg disanja Poremećaj alveolarne ventilacije Poremećaj plućnog krvotoka Poremećaj ventilaciono-perfuzionog odnosa Poremećaj alveolokapilarne difuzije Poremećaj respiratorne regulacije Respiratorna insuficijencija Dijagnostički poremećaj spoljašnjeg disanja Prevencija spoljašnjeg respiracije patologija disanja Zadaci za samostalan rad Situacijski zadaci Testni zadaci Literatura Primjena
4 SPISAK SIMBOLA DL CO P a O 2 P v O 2 S a O 2 S v O 2 AD AVO 2 ADF AKM AMF ATF VD VDP VZHK VND DZLA DN TO DFG DC Evd ZHEL IVL IT IFN KEK KOS LDH MVL MOD MOS IOC Nv NDP ONE OEL OOL FEV 1 BCC LEX difuzioni kapacitet pluća za ugljični monoksid parcijalni napon kiseonika u arterijskoj krvi parcijalni napon kiseonika u venskoj krvi hemoglobin saturacija kiseonikom u arterijskoj krvi hemoglobin saturacija kiseonikom u venskom krvnom pritisku arteriovenska razlika u kiseoniku adenozin difosfat al membrana adenozin monofazni fat adenozin trifosfat vanjsko disanje gornji respiratorni trakt više masne kiseline više nervna aktivnost pritisak zastoja plućna arterija respiratorna insuficijencija respiratorni volumen difosfoglicerat respiratorni centar inspiratorni kapacitet vitalni kapacitet pluća vještačka ventilacija Tiffno indeks interferon kisik kapacitet krvi kiselo-bazno stanje laktat dehidrogenaza maksimalna ventilacija pluća minutni volumen disanja trenutni ekspiratorni volumen protok minuta volumen cirkulacije hemoglobin niži respiratorni trakt akutna respiratorna insuficijencija ukupni kapacitet pluća rezidualni volumen pluća forsirani ekspiratorni volumen u prvoj sekundi volumen cirkulirajuće krvi lipidna peroksidacija 4
5 POS vršni ekspiratorni volumetrijski protok RDSN sindrom respiratornog distresa kod novorođenčadi RDSV sindrom respiratornog distresa kod odraslih ROvd rezervni inspiratorni volumen ROvyd rezervni ekspiratorni volumen DM dijabetes melitus SOS prosječna volumetrijska brzina forsiranog izdisaja tokom perioda mjerenja od 25 do 75% FVC CV vaskularni sistem CDN hronična respiratorna insuficijencija FVC forsirani vitalni kapacitet FRC funkcionalni volumen pluća RR brzina disanja 5
6 TEMA 1. HIPOKSIJA Hipoksija zauzima značajno mjesto u toku patološke fiziologije, jer prati gotovo sve ljudske bolesti. Podjela hipoksije na hipoksičnu, respiratornu, cirkulatornu, hemičnu i druge vrste odražava širok spektar patologija u kojima se razvija. Mnoge vrste profesionalnih aktivnosti povezane su s pojavom gladovanja kisikom. Proučavanje etiologije patogeneze hipoksije, zaštitnih i adaptivnih mehanizama i patoloških promjena u toku hipoksije važno je za utemeljenje patogenetske terapije i prevenciju hipoksičnih stanja. Svrha časa: proučavanje etiologije, patogeneze različitih vrsta hipoksije, kompenzacijskih i adaptivnih reakcija, disfunkcije i metabolizma. Ciljevi lekcije. Student mora: 1. Saznati: definiciju „hipoksije“, njene vrste; patogenetske karakteristike različitih vrsta hipoksije; kompenzatorno-prilagodljive reakcije tijekom hipoksije, njihove vrste, mehanizmi; kršenje osnovnih vitalnih funkcija i metabolizma tijekom hipoksičnih stanja; mehanizmi adaptacije na hipoksiju. 2. Naučite da: na osnovu anamneze, kliničke slike, gasnog sastava krvi i CBS indikatora date razuman zaključak o prisustvu hipoksičnog stanja i prirodi hipoksije. 3. Sticanje vještina: rješenja situacioni zadaci, uključujući promjene krvnog tlaka i parametara plinova u krvi tijekom različitih vrsta hipoksije. 4. Upoznati se sa: kliničkim manifestacijama poremećaja VD sistema; sa principima dijagnostike, prevencije i liječenja poremećaja funkcije izmjene plinova pluća. Uslovi za početni nivo znanja. Za potpuno savladavanje teme student mora ponoviti: 1. Predmet biološke hemije: biohemijske osnove biološke oksidacije; sprega oksidacije i fosforilacije. 2. Tok normalne fiziologije: funkcija izmjene plinova eritrocita. Test pitanja iz srodnih disciplina 1. Homeostaza kiseonika, njena suština. 6
7 2. Sistem za snabdevanje organizma kiseonikom, njegove komponente. 3.Strukturne i funkcionalne karakteristike respiratornog centra. 4. Sistem za transport kiseonika u krvi. 5. Razmjena plinova u plućima. 6. Kiselo-bazno stanje organizma, mehanizmi njegove regulacije. Test pitanja na temu lekcije 1. Definicija pojma „hipoksija“. Principi klasifikacije hipoksičnih stanja. 2. Etiologija, patogeneza, glavne manifestacije različitih vrsta hipoksije. 3. Laboratorijski pokazatelji gasnog sastava arterijske i venske krvi u toku određene vrste hipoksija. 4. Hitne i dugotrajne reakcije adaptacije i kompenzacije tokom hipoksije. 5. Patofiziološki procesi koji se razvijaju tokom akutne i hronične hipoksije na ćelijskom i organskom nivou. Ishodi akutne i kronične hipoksije. 6. Hiperoksija: definicija pojma i njena uloga u patologiji. Terapeutski efekat hiperoksije. 7. Osnovni principi dijagnostike, prevencije i korekcije hipoksičnih stanja. POJAM I PRINCIPI KLASIFIKACIJE HIPOKSIJE Hipoksija je tipičan patološki proces koji nastaje kao rezultat apsolutne i/ili relativne insuficijencije biološke oksidacije, što dovodi do poremećaja snabdijevanja energijom funkcija i plastičnih procesa u organizmu. Ovakvo tumačenje pojma “hipoksija” označava apsolutni ili relativni nedostatak stvarne opskrbe energijom u odnosu na nivo funkcionalne aktivnosti i intenzitet plastičnih procesa u organu, tkivu ili organizmu. Ovo stanje dovodi do poremećaja vitalnih funkcija organizma u cjelini, poremećaja funkcija organa i tkiva. Morfološke promjene u njima imaju različite razmjere i stupnjeve, sve do stanične smrti i uništenja nećelijskih struktura. Hipoksemiju treba razlikovati od hipoksije po smanjenju napetosti i sadržaja kiseonika u krvi u odnosu na odgovarajući nivo. Klasifikacija hipoksije Hipoksična stanja se klasifikuju uzimajući u obzir različite kriterijume: etiologiju, težinu poremećaja, brzinu razvoja i trajanje hipoksije. 7
8 1. Po etiologiji: Egzogena hipoksija: hipoksična: hipo- i normobarična; hiperoksični: hiper- i normobarični. Endogena hipoksija: respiratorna (respiratorna); cirkulatorni (kardiovaskularni); hemic (krv); tkanina; supstrat; pretovar; mješovito. 2. Prema brzini razvoja: fulminantna hipoksija se razvija u prvoj minuti nakon djelovanja uzročnika hipoksije, često smrtonosna (na primjer, kada se u avionu smanji pritisak na visini većoj od m ili kao rezultat brzog gubitka velika količina krvi zbog ozljeda velikih arterijskih žila ili rupture aneurizme) akutna hipoksija se u pravilu razvija unutar prvog sata nakon izlaganja uzroku hipoksije (na primjer, kao posljedica akutnog gubitka krvi ili akutnog respiratorna insuficijencija); subakutna hipoksija se razvija u toku prvog dana; primjeri mogu biti hipoksična stanja koja se razvijaju kao rezultat gutanja agenasa koji stvaraju methemoglobin (nitrati, dušikovi oksidi, benzen), gubitak venske krvi, polako rastuća respiratorna ili srčana insuficijencija; hronična hipoksija se razvija i/ili traje više od nekoliko dana (sedmica, meseci, godina), na primer, kod hronične anemije, srčane ili respiratorne insuficijencije. 3. Prema kriteriju težine poremećaja vitalnih funkcija tijela razlikuju se sljedeće vrste hipoksije: blaga; umjerena težina (umjerena); težak; kritično (opasno po život, smrtonosno). Kao glavni znaci određene težine (ozbiljnosti) hipoksije koriste se: stepen oštećenja neuropsihičke aktivnosti; ozbiljnost poremećaja kardiovaskularnog i respiratornog sistema; veličina odstupanja u sastavu gasa i CBS indikatora krvi, kao i neki drugi pokazatelji. 8
9 ETIOLOGIJA I PATOGENEZA EGZOGENIH TIPOVA HIPOKSIJE Egzogena hipoksija nastaje kada se u udahnutom vazduhu smanji po 2 i ima dva oblika: hipobarični i normobarični. 1. Hipoksična hipobarična hipoksija nastaje pri uzdizanju na visinu veću od 3-3,5 hiljada metara, pri čemu je osoba izložena niskom parcijalnom pritisku kiseonika u udahnutom vazduhu (vodeći etiološki faktor). U ovim uslovima moguć je razvoj planinske (visinske) ili dekompresijske bolesti. Planinska (visinska) bolest se uočava prilikom penjanja na planine, gdje je tijelo izloženo ne samo niskom sadržaju kisika u zraku i niskom barometarskom pritisku, već i fizičkoj aktivnosti, hlađenju, povećanoj insolaciji i drugim visinskim faktorima. Dekompresijska bolest se opaža s naglim smanjenjem barometarskog tlaka (na primjer, kao rezultat smanjenja tlaka u zrakoplovu na visini većoj od hiljadu m). U tom slučaju nastaje stanje opasno po život, koje se od planinske bolesti razlikuje po akutnom ili čak munjevitom toku. 2. Hipoksična normobarična hipoksija može nastati kada je dotok kiseonika u organizam sa vazduhom ograničen pri normalnom barometarskom pritisku. Takvi uslovi nastaju kada se: ljudi nalaze u prostoriji sa lošom ventilacijom (rudnik, bunar, lift); poremećaj regeneracije vazduha i snabdevanja smešom kiseonika za disanje u avionima i dubokomorskim vozilima, autonomnim odelima (kosmonauti, piloti, ronioci, spasioci, vatrogasci); nepoštivanje tehnika mehaničke ventilacije. Smanjenje sadržaja kiseonika u udahnutom vazduhu dovodi do nedovoljne zasićenosti Hb kiseonikom, što se manifestuje arterijskom hipoksemijom. Patogeneza: arterijska hipoksemija, kao odgovor na hipoksemiju, razvija se reakcija kompenzacije koja dovodi do hipokapnije i plinske alkaloze i poremećene regulacije disanja, plinska alkaloza se zamjenjuje acidozom, javlja se i arterijska hipotenzija i hipoperfuzija organa i tkiva. Ako postoji visok sadržaj ugljičnog dioksida u udahnutom zraku, arterijska hipoksemija se može kombinirati s hiperkapnijom i acidozom. Umjerena hiperkapnija pomaže u povećanju cirkulacije krvi u žilama mozga i srca. Međutim, značajno povećanje pco 2 u krvi dovodi do acidoze, neravnoteže jona u ćelijama i biološkim tečnostima i smanjenja afiniteta Hb za kiseonik. 9
10 Hiperoksična hipoksija 1. Hiperbarična. Javlja se u uslovima viška kiseonika (komplikacija hiperbarične oksigenacije). Višak kiseonika se ne troši u energetske i plastične svrhe; inhibira procese biološke oksidacije; potiskuje disanje tkiva, izvor je slobodnih radikala koji stimuliraju peroksidaciju lipida, izaziva nakupljanje toksičnih produkata, a uzrokuje i oštećenje plućnog epitela, kolaps alveola, smanjenu potrošnju kisika, a kao rezultat toga dolazi do poremećaja metabolizma, konvulzija i dolazi do kome (komplikacije hiperbarične oksigenacije). 2. Normobaric. Nastaje kao komplikacija terapije kiseonikom kada se duže koriste visoke koncentracije kiseonika, posebno kod starijih osoba, kod kojih aktivnost antioksidativnog sistema opada sa godinama. Kod hiperoksične hipoksije, kao rezultat povećanja parcijalnog tlaka kisika u udahnutom zraku, povećava se njegov vazdušno-venski gradijent, ali se smanjuje brzina transporta kisika arterijskom krvlju i stopa potrošnje kisika u tkivima, nedovoljno oksidirani proizvodi se akumuliraju i dolazi do acidoze. ETIOLOGIJA I PATOGENEZA ENDOGENIH TIPOVA HIPOKSIJE Endogena hipoksija se javlja kod različitih bolesti i patoloških stanja. Respiratorna (respiratorna) hipoksija Nastaje kao posljedica respiratorne insuficijencije, koja može biti uzrokovana alveolarnom hipoventilacijom, smanjenom krvnom perfuzijom pluća, poremećenom difuzijom kisika kroz vazdušnu barijeru, disocijacijom ventilacijsko-perfuzijskog omjera. Bez obzira na porijeklo respiratorna hipoksija početna patogenetska veza je arterijska hipoksemija, obično u kombinaciji s hiperkapnijom i acidozom. Cirkulatorna (hemodinamska) hipoksija Nastaje zbog nedovoljne opskrbe krvlju tijekom hipovolemije, zatajenja srca, smanjenog tonusa vaskularnih zidova, poremećaja mikrocirkulacije i poremećene difuzije kisika iz kapilarne krvi u stanice. Lokalna cirkulatorna hipoksija. Uzroci: lokalni poremećaji cirkulacije (venska hiperemija, ishemija, staza), regionalni poremećaji u difuziji kiseonika iz krvi u ćelije i njihove mitohondrije. 10
11 Sistemska cirkulatorna hipoksija. Uzroci: hipovolemija, zatajenje srca, generalizirani oblici sniženog vaskularnog tonusa. Hemička hipoksija Nastaje zbog smanjenja efektivnog kapaciteta krvi za kiseonik i poremećenog transporta kiseonika. Hb je optimalni nosač kiseonika. Kapacitet transporta Hb je određen količinom kiseonika vezanog za njega i količinom kiseonika koji se daje tkivima. Kada je Hb zasićen kiseonikom u proseku od 96%, kapacitet kiseonika arterijske krvi (V a O 2) dostiže približno 20% (volumen). U venskoj krvi ova brojka se približava 14% (volumen). Arteriovenska razlika u kiseoniku je 6%. Patogeneza: smanjen sadržaj Hb po jedinici zapremine krvi, poremećena transportna svojstva Hb (anemija), smanjen KEK. Hemični tip hipoksije karakterizira smanjenje sposobnosti crvenih krvnih stanica da vežu kisik (u kapilarama pluća), transportuju i oslobađaju optimalnu količinu kisika u tkiva. U ovom slučaju, stvarni kapacitet kisika krvi može se smanjiti na 5-10% (volumen). 1 g Hb vezuje 1,34 ml O 2 (Hüfnerov broj). Na osnovu Hüfnerovog broja moguće je, znajući sadržaj Hb, izračunati KEK (formula 1): [CO 2 ] = 1,34 [Hb] SO 2, (1) gdje je CO 2 sadržaj kisika u arterijskoj krvi; koncentracija hemoglobina u krvi; SO 2 zasićenje hemoglobina kiseonikom; 1.34 Hüfnerov broj. Razlozi za smanjenje sadržaja kiseonika u arterijskoj krvi mogu biti: a) smanjenje koncentracije Hb sposobnog da veže kiseonik (smanjenje KEK). Ovo može biti zbog anemije (ukupni sadržaj Hb se smanjuje) ili inaktivacije Hb; b) smanjenje zasićenosti hemoglobina kiseonikom. Prirodno se javlja kada se napetost kisika u arterijskoj krvi smanji ispod 60 mmHg. Art. Transportna svojstva Hb su poremećena kod nasljednih i stečenih hemoglobinopatija. Uzroci stečenih hemoglobinopatija su povećani nivoi agenasa koji stvaraju methemoglobin, ugljen monoksida, karbilamin hemoglobina i nitroksihemoglobina u krvi. Tvorci methemoglobina su grupa tvari koje uzrokuju prijelaz iona željeza iz željeznog oblika (Fe 2+) u oksidni oblik (Fe 3+). Potonji oblik se obično nalazi u vezi sa OH. Formiranje methemoglobina (MetHb) je reverzibilan proces. MetHb nije u stanju da prenosi kiseonik. U tom smislu, KEK se smanjuje. jedanaest
12 Ugljen monoksid ima visok afinitet prema Hb. Kada ugljični monoksid reaguje sa Hb, nastaje karboksihemoglobin (HbCO) koji gubi sposobnost transporta kiseonika do tkiva. Hb spojevi (na primjer, karbilamin hemoglobin, nitroksihemoglobin), nastali pod utjecajem jakih oksidacijskih sredstava, također smanjuju transportni kapacitet Hb i uzrokuju razvoj hemičke hipoksije. Formiranje i disocijacija HbO 2 u velikoj mjeri zavise od fizičko-hemijskih svojstava krvne plazme. Promene pH vrednosti, osmotskog pritiska, sadržaja 2,3-difosfoglicerata, reološka svojstva smanjuje transportna svojstva Hb i sposobnost HbO 2 da prenosi kiseonik do tkiva. Krivulja disocijacije oksihemoglobina odražava odnos između napetosti kisika u arterijskoj krvi i zasićenja Hb kisikom (Slika 1). Pomak ulijevo Pomak udesno Slika 1 Kriva disocijacije oksihemoglobina Kriva se pomjeri ulijevo kada: pad temperature; alkaloza; hipokapnija; smanjenje sadržaja 2,3-difosfoglicerata u eritrocitima; trovanje ugljen-monoksidom (II); pojava nasljedno određenih patoloških oblika Hb koji ne otpuštaju kisik u tkiva. Kada se kriva pomeri ulevo, Hb lakše apsorbuje kiseonik u kapilarima pluća, ali ga teže prenosi do tkiva. Razlog pomaka krivulje disocijacije oksihemoglobina udesno može biti: povećanje temperature; acidoza; hiperkapnija; povećanje sadržaja 2,3-difosfoglicerata u eritrocitima. Učinak acidoze i hiperkapnije na disocijaciju oksihemoglobina poznat je kao Bohrov efekat. Kada se kriva pomeri udesno, Hb slabije apsorbuje kiseonik u kapilarima pluća, ali ga bolje otpušta u tkiva. Ovo je povezano sa zaštitno-kompenzatornim značajem Bohrovog efekta tokom gladovanja kiseonikom. Hipoksija tkiva Hipoksija tkiva: primarna, sekundarna. Primarnu hipoksiju tkiva karakterizira primarno oštećenje staničnog respiratornog aparata 12
13 Hanija (na primjer, trovanje cijanidom). Kod cirkulatorne hipoksije, zbog hipoksične nekrobioze, normalno funkcioniranje mitohondrija je poremećeno i dolazi do sekundarne hipoksije tkiva. Uzroci: faktori koji smanjuju efikasnost korištenja kisika ćelijama tkiva i/ili spajanje oksidacije i fosforilacije. Patogeneza tkivne hipoksije uključuje nekoliko ključnih karika: 1. Smanjena efikasnost uzimanja kiseonika od strane ćelija. Najčešće je to rezultat: supresije aktivnosti enzima biološke oksidacije; značajne promjene fizičko-hemijskih parametara u tkivima; inhibicija sinteze bioloških oksidacijskih enzima i oštećenja staničnih membrana. Suzbijanje aktivnosti enzima biološke oksidacije sa: specifičnom inhibicijom enzima biološke oksidacije; nespecifična supresija aktivnosti enzima metalnim jonima (Ag 2+, Hg 2+, Cu 2+); kompetitivna inhibicija enzima biološke oksidacije. Promjene fizičko-hemijskih parametara u tkivima (temperatura, sastav elektrolita, pH, fazno stanje komponenti membrane) u većoj ili manjoj mjeri smanjuju efikasnost biološke oksidacije. Inhibicija sinteze bioloških oksidacionih enzima može se uočiti tokom opšteg ili parcijalnog (posebno proteinskog) gladovanja; kod većine hipo- i disvitaminoza; poremećaj metabolizma minerala neophodnih za sintezu enzima. Oštećenje membrane. To se u najvećoj mjeri odnosi na mitohondrijalne membrane. Važno je da teška hipoksija bilo koje vrste sama po sebi aktivira mnoge mehanizme koji dovode do oštećenja staničnih membrana i enzima s razvojem tkivne hipoksije. 2. Smanjenje stepena sprege oksidacije i fosforilacije visokoenergetskih jedinjenja u respiratornom lancu. U tim uslovima povećava se potrošnja kiseonika u tkivima i intenzitet funkcionisanja komponenti respiratornog lanca. Većina energije transporta elektrona pretvara se u toplinu i ne koristi se za resintezu makroerga. Efikasnost biološke oksidacije je smanjena. Ćelije ne primaju energiju. S tim u vezi, njihove funkcije su poremećene i vitalna aktivnost tijela u cjelini je poremećena. Mnogi endogeni agensi imaju izraženu sposobnost da razdvoje procese oksidacije i fosforilacije (na primjer, višak Ca 2+, H+, IVF, hormoni koji sadrže jod štitne žlijezde), kao i egzogene supstance (2,4-dinitrofenol, pentaklorofenol). Tip supstrata hipoksije Uzroci: nedostatak u ćelijama supstrata biološke oksidacije (uglavnom glukoze). 13
14 Patogeneza: progresivna inhibicija biološke oksidacije. S tim u vezi, nivo ATP-a i kreatin fosfata u ćelijama i vrednost membranskog potencijala brzo se smanjuju. Mijenjaju se i drugi elektrofiziološki parametri, poremećeni su različiti metabolički putevi i plastični procesi. Tip hipoksije preopterećenja Uzroci: značajno i/ili produženo povećanje funkcija tkiva, organa ili njihovih sistema. Istovremeno, intenziviranje isporuke kisika i metaboličkih supstrata do njih, metabolizam, reakcije oksidacije i fosforilacije nisu u stanju eliminirati nedostatak visokoenergetskih spojeva koji je nastao kao rezultat hiperfunkcije stanice. Ovo se najčešće opaža u situacijama koje uzrokuju pojačano i/ili produženo funkcioniranje skeletnih mišića i/ili miokarda. Patogeneza: prekomjerna razina i/ili trajanje opterećenja mišića (skeletnog ili srčanog) uzrokuje relativnu (u poređenju sa onim potrebnim na datom nivou funkcije) insuficijenciju opskrbe mišića krvlju; nedostatak kisika u miocitima, što uzrokuje insuficijenciju bioloških oksidacijskih procesa u njima. Mješoviti tip hipoksije Uzroci: faktori koji remete dva ili više mehanizama za isporuku i korištenje kisika i metaboličkih supstrata u procesu biološke oksidacije. Na primjer, akutni masivni gubitak krvi dovodi i do smanjenja volumena krvi i do poremećaja cirkulacije: razvijaju se hemičke i hemodinamske vrste hipoksije. Dosledan uticaj faktora koji dovode do oštećenja različitih mehanizama transporta kiseonika i metaboličkih supstrata, kao i bioloških oksidacionih procesa. Na primjer, akutni masivni gubitak krvi dovodi do hemičke hipoksije. Smanjenje protoka krvi u srcu uzrokuje smanjenje volumena krvi i hemodinamske poremećaje, uključujući koronarni i cerebralni protok krvi. Ishemija moždanog tkiva može uzrokovati disfunkciju respiratornog centra i respiratorni tip hipoksije. Međusobno potenciranje hemodinamskih i eksternih respiracijskih poremećaja dovodi do značajnog manjka kisika i metaboličkih supstrata u tkivima, do grubog oštećenja ćelijskih membrana, kao i bioloških oksidacijskih enzima i kao posljedica toga do hipoksije tkivnog tipa. Patogeneza: uključuje veze u razvojnim mehanizmima različite vrste hipoksija. Mješovitu hipoksiju često karakterizira uzajamno potenciranje njenih pojedinačnih tipova s razvojem teških ekstremnih, pa čak i terminalnih stanja. Promjene u sastavu plina i pH krvi u toku mješovite hipoksije determinisane su dominantnim poremećajima mehanizama transporta i iskorišćavanja kiseonika, metaboličkih supstrata, kao i procesa 14
15 biološka oksidacija u različitim tkivima. Priroda promjena može biti različita i vrlo dinamična. Poremećaji metabolizma i promjene u ćeliji tijekom hipoksije Uz nedostatak kisika dolazi do poremećaja metabolizma i nakupljanja nepotpunih produkata oksidacije, od kojih su mnogi toksični. Pojava produkata lipidne peroksidacije jedan je od najvažnijih faktora oštećenja hipoksičnih stanica. Akumuliraju se međuprodukti metabolizma bjelančevina, povećava se sadržaj amonijaka, smanjuje se količina glutamina, narušava se razmjena fosfolipida i fosfoproteina i uspostavlja se negativna ravnoteža dušika. Sintetički procesi su smanjeni. Violated aktivni transport jona kroz biološke membrane. Količina intracelularnog kalijuma se smanjuje. Kalcij se akumulira u citoplazmi, što je jedna od glavnih karika u hipoksičnom oštećenju stanica. Strukturni poremećaji u ćeliji tokom hipoksije nastaju kao rezultat biohemijskih promjena. Pomak pH na kiselu stranu i drugi metabolički poremećaji oštećuju membrane lizosoma iz kojih se oslobađaju aktivni proteolitički enzimi. Njihov destruktivni učinak na ćeliju, posebno na mitohondrije, pojačan je u pozadini nedostatka makroerga, koji stanične strukture čine ranjivijim. Ultrastrukturni poremećaji se izražavaju u hiperhromatozi i nuklearnoj dezintegraciji, oticanju i degradaciji mitohondrija. Metabolički poremećaj je jedna od najranijih manifestacija hipoksije. U uslovima akutne i subakutne hipoksije, prirodno se razvija niz metaboličkih poremećaja: nivo ATP-a i kreatin fosfata tokom hipoksije bilo koje vrste progresivno se smanjuje usled supresije bioloških oksidacionih procesa (posebno aerobnih) i njihovog povezivanja sa fosforilacijom; povećava se sadržaj ADP, AMP i kreatina zbog kršenja njihove fosforilacije; koncentracija anorganskog fosfata u tkivima se povećava kao rezultat povećane hidrolize ATP, ADP, AMP, kreatin fosfata i supresije reakcija oksidativne fosforilacije; procesi tkivnog disanja u stanicama su potisnuti zbog nedostatka kisika, nedostatka metaboličkih supstrata, supresije aktivnosti enzima tkivnog disanja; glikoliza se aktivira u početnoj fazi hipoksije; sadržaj H+ u ćelijama i biološkim tečnostima progresivno raste i razvija se acidoza zbog inhibicije oksidacije supstrata, posebno laktata i piruvata i, u manjoj meri, masnih kiselina i aminokiselina. Biosinteza nukleinskih kiselina i proteina je potisnuta zbog nedostatka energije potrebne za ove procese. Paralelno sa ovom aktivnošću 15
16 proteoliza nastaje zbog aktivacije proteaza u uslovima acidoze, kao i neenzimske hidrolize proteina. Bilans dušika postaje negativan. To je u kombinaciji s povećanjem razine rezidualnog dušika u krvnoj plazmi i amonijaka u tkivima (zbog aktivacije reakcija proteolize i inhibicije procesa proteosinteze). Metabolizam masti je također značajno promijenjen i karakterizira ga: aktivacija lipolize (zbog povećane aktivnosti lipaze i acidoze); inhibicija resinteze lipida (kao rezultat nedostatka visokoenergetskih spojeva); akumulacija kao rezultat navedenih procesa viška keto kiselina (acetosirćetne, β-hidroksimaslačne kiseline, acetona) i masnih kiselina u krvnoj plazmi, međućelijskoj tečnosti i ćelijama. Istovremeno, IVH imaju razdvojni učinak na procese oksidacije i fosforilacije, što pogoršava nedostatak ATP-a. Razmjena elektrolita i tečnosti u tkivima je poremećena. To se manifestuje: odstupanja u transmembranskom odnosu jona u ćelijama (u uslovima hipoksije ćelije gube K+, Na+ i Ca 2+ se akumuliraju u citosolu, a Ca 2+ u mitohondrijima); neravnoteža između pojedinačnih jona (na primjer, u citosolu se smanjuje odnos K + /Na +, K + /Ca 2+); povećanje sadržaja Na +, Cl i pojedinih mikroelemenata u krvi. Promjene u sadržaju različitih jona su različite. Oni ovise o stupnju hipoksije, dominantnom oštećenju jednog ili drugog organa, promjenama u hormonskom statusu i drugim faktorima; nakupljanje viška tečnosti u ćelijama i oticanje ćelija (zbog povećanja osmotskog pritiska u citoplazmi ćelija usled akumulacije Na+, Ca 2+ i nekih drugih jona u njima, kao i povećanja onkotskog pritiska u ćelije kao rezultat razgradnje polipeptida, lipoproteina i drugih molekula koji sadrže proteine i imaju hidrofilna svojstva). Mogu se razviti i drugi metabolički poremećaji u tkivima i organima. One u velikoj mjeri zavise od uzroka, vrste, stepena i trajanja hipoksije, uglavnom organa i tkiva zahvaćenih hipoksijom, te niza drugih faktora. OTPORNOST ORGANA I TKIVA NA HIPOKSIJU Tokom hipoksije, disfunkcija organa i tkiva je izražena u različitom stepenu. To je određeno: različitom otpornošću organa na hipoksiju; brzina njegovog razvoja; stepen i trajanje njegovog uticaja na organizam. 16
17 Najveću otpornost na hipoksiju imaju kosti, hrskavice, tetive i ligamenti. Čak i u uslovima teške hipoksije, ne pokazuju značajna morfološka odstupanja. U skeletnim mišićima promjene u strukturi miofibrila, kao i njihova kontraktilnost, otkrivaju se nakon nekoliko minuta, a u miokardu već nakon nekoliko minuta. U bubrezima i jetri morfološke abnormalnosti i funkcionalni poremećaji obično se otkrivaju nekoliko minuta nakon pojave hipoksije. Tkivo ima najmanju otpornost na hipoksiju nervni sistem. Štaviše, njegove različite strukture su različito otporne na hipoksiju istog stepena i trajanja. Otpor nervnih ćelija opada sledećim redosledom: periferni nervni gangliji kičmene moždine medulla oblongata hipokampus cerebellum moždani korteks. Prestanak oksigenacije kore velikog mozga uzrokuje značajne strukturne i funkcionalne promjene u njemu u roku od 2-3 minute, u oblongata medulla nakon 8-12 minuta, au ganglijama autonomnog nervnog sistema nakon min. Posljedice hipoksije za tijelo u cjelini određene su stupnjem oštećenja neurona u moždanoj kori i vremenom njihovog razvoja. MANIFESTACIJE DISFUNKCIJE ORGANA I TKIVA TOKOM HIPOKSIJE Manifestacije disfunkcije organa i tkiva tokom akutne hipoksije uključuju: Manifestacije u IRR se otkrivaju u roku od nekoliko sekundi i manifestuju se: smanjenjem sposobnosti adekvatne procene dešavanja u okruženju; osjećaj nelagode, težina u glavi, glavobolja; nekoordinacija pokreta; usporavanje logičkog razmišljanja i donošenja odluka (uključujući i one jednostavne); poremećaj svijesti i njen gubitak u teškim slučajevima; kršenje bulbarne funkcije, što dovodi do poremećaja funkcija srca i disanja, sve do njihovog prestanka. Manifestacije u cirkulatornom sistemu: smanjena kontraktilna funkcija miokarda, smanjen udar i minutni volumen srca; poremećaj protoka krvi u žilama srca i razvoj koronarne insuficijencije, što uzrokuje epizode angine pektoris, pa čak i infarkta miokarda; razvoj srčanih aritmija, uključujući atrijalnu fibrilaciju i fibrilaciju; 17
18 hipertenzivnih reakcija (sa izuzetkom određenih tipova hipoksije cirkulatornog tipa), praćenih arterijskom hipotenzijom, uključujući akutnu, odnosno kolaps); promjene volumena i reoloških svojstava krvi. Kod hemičke hipoksije uzrokovane akutnim gubitkom krvi, razvijaju se karakteristične promjene faza po etapu. Kod drugih vrsta hipoksije, viskozitet i bcc mogu porasti zbog oslobađanja crvenih krvnih stanica iz koštane srži i mobilizacije deponirane frakcije krvi. Mogući su i poremećaji mikrocirkulacije koji se manifestuju prekomernim usporavanjem krvotoka u kapilarama, njegovom turbulentnom prirodom, arteriolarno-venularnim ranžiranjem, transmuralnim i ekstravaskularnim poremećajima mikrocirkulacije. U teškim slučajevima ovi poremećaji rezultiraju muljom i kapilarnom insuficijencijom. Manifestacije u sistemu vanjskog disanja: prvo povećanje volumena alveolarne ventilacije, a zatim (s povećanjem stupnja hipoksije i oštećenja nervnog sistema) njegovo progresivno smanjenje; smanjenje opće i regionalne plućne perfuzije. To je zbog pada srčanog minutnog volumena, kao i regionalne vazokonstrikcije u hipoksičnim uvjetima; kršenje omjera ventilacije i perfuzije (zbog lokalne perfuzije i poremećaja ventilacije u različitim dijelovima pluća); smanjena difuzija gasova kroz vazdušno-hematsku barijeru (zbog razvoja edema i oticanja ćelija interalveolarnog septuma). Kao rezultat, razvija se DN, pogoršavajući stepen hipoksije. Manifestacije bubrežne disfunkcije i poremećaja diureze (od poliurije do oligo- i anurije). Oligurija se u pravilu razvija uz hipoksiju uzrokovanu akutnim gubitkom krvi. U ovom slučaju, to je adaptivna reakcija koja sprječava smanjenje BCC-a. Oligurija se također opaža kod hemičke hipoksije uzrokovane hemolizom crvenih krvnih stanica. U ovim uvjetima, smanjenje diureze nastaje zbog poremećene filtracije u glomerulima bubrega zbog nakupljanja detritusa iz uništenih crvenih krvnih stanica u njihovim kapilarima. Poliurija se razvija uz teške hipoksične promjene bubrega (na primjer, kod pacijenata s kroničnom cirkulatornom, respiratornom ili hemičnom posthemoragijskom hipoksijom); poremećaji u sastavu urina. U ovom slučaju se relativna gustoća mijenja u različitim smjerovima (u različitim fazama hipoksije dolazi do povećanja gustoće urina, hiperstenurije, a smanjene hipostenurije i izostenurije, koja se malo mijenja tokom dana). Teška oštećenja bubrega u teškim oblicima hipoksije mogu dovesti do razvoja zatajenja bubrega, uremije i kome. 18
19 Poremećaji funkcije jetre U uslovima hipoksije, poremećaji funkcije jetre nastaju, po pravilu, tokom njenog hroničnog toka. U ovom slučaju otkrivaju se znakovi i djelomične i totalne disfunkcije jetre. Najčešći su: metabolički poremećaji (ugljikohidrati, lipidi, proteini, vitamini); kršenje antitoksične funkcije jetre; inhibicija stvaranja različitih supstanci u njemu (na primjer, faktori hemostatskog sistema, koenzimi, urea, žučni pigmenti itd.). Poremećaji u probavnom sistemu: poremećaji apetita (obično smanjeni); poremećena pokretljivost želuca i crijeva (obično smanjena peristaltika, tonus i usporena evakuacija želučanog i/ili crijevnog sadržaja); razvoj erozija i čireva (posebno kod produžene teške hipoksije). Poremećaj u sistemu imunobiološkog nadzora U hroničnim i teškim hipoksičnim stanjima dolazi do smanjenja efikasnosti imunog sistema, što se manifestuje: niskom aktivnošću imunokompetentnih ćelija; nedovoljna efikasnost nespecifičnih faktora odbrane organizma: komplementa, IFN-a, muraminidaze, proteina akutne faze, prirodnih ćelija ubica itd. Ove i neke druge promene u imunom sistemu tokom teške produžene hipoksije mogu dovesti do razvoja različitih imunopatoloških stanja: imunodeficijencije, patoloških stanja. imunološka tolerancija, alergijske reakcije, stanja imunološke autoagresije. Mala promjena parcijalnog tlaka CO 2 u krvi utječe na cerebralnu cirkulaciju. Kod hiperkapnije (zbog hipoventilacije) krvne žile mozga se šire, povećava se intrakranijalni tlak, što je praćeno glavoboljom i vrtoglavicom. Smanjenje parcijalnog tlaka CO 2 tijekom hiperventilacije alveola smanjuje cerebralni protok krvi, što rezultira stanjem pospanosti i mogućom nesvjesticom. HITNE I DUGOROČNE ADAPTACIJSKE I KOMPENZACIONE REAKCIJE U HIPOKSIJE Razvoj hipoksije je stimulans za uključivanje kompleksa kompenzacijskih i adaptivnih reakcija koje imaju za cilj obnavljanje normalne opskrbe tkiva kisikom. Cirkulatorni sistem učestvuje u suzbijanju razvoja hipoksije, 19
20 disanja, krvnog sistema, aktiviraju se brojni biohemijski procesi koji pomažu da se oslabi gladovanje ćelija kiseonikom. Adaptivne reakcije, u pravilu, prethode razvoju teške hipoksije. Hitni i dugoročni mehanizmi adaptacije tokom akutne i hronične hipoksije prikazani su u tabelama 1, 2. Tabela 1 Mehanizmi adaptacije organizma na akutnu hipoksiju Organi i sistemi VD sistem Srce Vaskularni sistem Krvni sistem Sistem biološke oksidacije Efekti Povećani volumen alveola ventilacija Povećan minutni volumen Preraspodela krvotoka njegova centralizacija Povećanje KEK Povećanje efikasnosti biološke oksidacije Mehanizam delovanja Povećanje: frekvencije i dubine disanja; broj funkcionalnih alveola. Povećanje: šok izbacivanje; broj smanjenja. Regionalna promjena promjera krvnih žila (povećanje mozga i srca) oslobađanje krvi iz depoa; eliminacija crvenih krvnih zrnaca iz koštane srži; povećan afinitet Hb za kiseonik u plućima; povećana disocijacija oksihemoglobina u tkivima. aktivacija disanja tkiva; aktivacija glikolize; povećano spajanje oksidacije i fosforilacije. Tabela 2 Mehanizmi adaptacije organizma na hroničnu hipoksiju Organi i sistemi Sistem biološke oksidacije VD sistem Efekti na srce Povećana efikasnost biološke oksidacije Povećan stepen oksigenacije krvi u plućima Povećan srčani minut Mehanizam delovanja povećan broj mitohondrija, njihovih krista i enzima u njih; povećano spajanje oksidacije i fosforilacije. Hipertrofija pluća s povećanjem broja alveola i kapilara u njima, hipertrofija miokarda; povećanje broja kapilara i mitohondrija u kardiomiocitima; povećanje stope interakcije između aktina i miozina; povećanje efikasnosti sistema srčane regulacije; 20
21 Kraj tabele 2 Organi i sistemi Vaskularni sistem Krvni sistem Organi i tkiva Regulatorni sistemi Efekti Povećan nivo perfuzije tkiva krvlju Povećan KEK Povećana operativna efikasnost Povećana efikasnost i pouzdanost regulatornih mehanizama Mehanizam efekata Povećan broj funkcionalnih kapilara; razvoj arterijske hiperemije u funkcionalnim organima i tkivima. aktivacija eritropoeze; povećana eliminacija crvenih krvnih zrnaca iz koštane srži; razvoj eritrocitoze; povećan afinitet Hb za kiseonik u plućima; ubrzanje disocijacije oksihemoglobina u tkivima, prelazak na optimalan nivo funkcionisanja; povećanje metaboličke efikasnosti. povećanje otpornosti neurona na hipoksiju; smanjenje stepena aktivacije simpatičko-nadbubrežne i hipotalamo-hipofizno-nadbubrežne ULOGA U PATOLOGIJI I TERAPIJSKO DEJSTVO HIPEROKSIJE Hiperoksija (grč. hyper over, over, kiseonikiuin kiseonik) povećan parcijalni pritisak kiseonika (po 2) u tkivima tijelo. Hiperoksija se javlja u uslovima viška kiseonika kao komplikacija terapije kiseonikom, kada se visoke koncentracije kiseonika koriste duže vreme, posebno kod starijih osoba, kod kojih aktivnost antioksidativnog sistema opada sa godinama. Višak kisika se ne troši u energetske i plastične svrhe, izvor je radikala koji stimuliraju peroksidaciju lipida, inhibira biološku oksidaciju, uzrokuje oštećenje plućnog epitela, kolaps alveola i time smanjuje potrošnju kisika u tkivima, akumuliraju se nedovoljno oksidirani produkti, javlja se acidoza i kao rezultat toga dolazi do poremećaja metabolizma, cerebralnog edema, konvulzija, kome (komplikacije hiperbarične terapije kisikom). Mehanizam štetnog djelovanja kisika igra ulogu: smanjenje aktivnosti mnogih enzima. Donekle je opasna primjena terapije kisikom kada se smanji osjetljivost DC na povećanje sadržaja CO 2 u krvi, što se javlja kod starijih i senilnih osoba s prisustvom cerebralne ateroskleroze, s organskim lezijama centralnog nervnog sistema.
22. nervni sistem. Kod takvih pacijenata dolazi do regulacije disanja uz sudjelovanje karotidnih hemoreceptora, osjetljivih na hipoksemiju. Uklanjanje može dovesti do zastoja disanja. Terapija kiseonikom, udisanje kiseonika pod normalnim (normobarična oksigenacija) ili povišenim pritiskom (hiperbarična oksigenacija), jedna je od efikasnih metoda lečenja nekih teških oblika hipoksije. Normobarična terapija kiseonikom je indicirana u slučajevima kada je parcijalni pritisak kiseonika u arterijskoj krvi ispod 60 mmHg. čl., a procenat zasićenja Hb je manji od 90%. Nije preporučljivo provoditi terapiju kisikom pri većem p a O 2, jer će to samo neznatno povećati stvaranje oksihemoglobina, ali može dovesti do neželjenih posljedica. Sa hipoventilacijom alveola i sa poremećenom difuzijom kiseonika kroz alveolarnu membranu, npr. terapija kiseonikom značajno ili potpuno otklanja hipoksemiju. Hiperbarična oksigenacija je indicirana u liječenju bolesnika s akutnom posthemoragijskom anemijom i teškim oblicima trovanja ugljičnim monoksidom i stvaraocima methemoglobina, dekompresijskom bolešću, arterijskom plinskom embolijom, akutnom traumom s razvojem ishemije tkiva i nizom drugih teških stanja. Hiperbarična terapija kiseonikom poništava i akutne i dugoročne efekte trovanja ugljen-monoksidom. OSNOVE DIJAGNOSTIKOVANJA HIPOKSIČNIH STANJA Gasni sastav arterijske krvi odražava stanje izmene gasova u plućima. Ako je poremećen, uočava se smanjenje P a O 2 i zasićenje S a O 2. Da bi se utvrdilo stanje razmjene gasova na nivou tkiva, mora se paralelno ispitati i miješana venska krv. Što je izraženiji kiseonik tkiva (cirkulatorna hipoksija), to su i indikatori u venskoj krvi P v O 2 i S v O 2 smanjeni. Ovakvi podaci ukazuju na potrebu optimizacije transporta kiseonika. Ovo posljednje može biti nedovoljno zbog smanjenog KEC-a (anemija), niskog minutnog volumena (hipovolemija, zatajenje srca) ili poremećaja mikrocirkulacije. Često postoji kombinacija ovih razloga. Ako su P v O 2, a posebno S v O 2 kod pacijenata u teškom stanju normalni ili povišeni, nastaje najnepovoljnija situacija. Arterializacija mješovite venske krvi uočava se ili u prisustvu grubih poremećaja mikrocirkulacije, karakterističnih za hipovolemiju, centralizacije krvotoka tijekom spazma arteriola ili u slučaju kršenja svojstava Hb. Potonji se opaža kod teške hipoksije na pozadini smanjenja koncentracije 2,3-DPG u eritrocitima. Ovaj fenomen je praćen poteškoćama u disocijaciji oksihemoglobina i poremećenom dostavom kiseonika u tkiva. Prognoza je uvijek nepovoljna. 22
23 Međutim, određivanje samo PO 2 i SO 2 nije uvijek dovoljno za procjenu ravnoteže kisika u tijelu. Kod pacijenata sa gubitkom krvi, traumom ili nakon većih operacija, važno je znati sadržaj ukupnog kisika (koncentracija ukupnog kisika) u krvi, predstavljenog molekularnim kisikom u svim oblicima (tj. povezan s Hb plus disociranim u plazmi ), budući da imaju dugotrajnu perzistentnu anemiju smanjuje CEC. U određivanju ravnoteže kiseonika u organizmu, odlučujući značaj pridaje se odnosu između isporuke (transporta) kiseonika, potrošnje kiseonika u tkivima i koeficijenta ekstrakcije kiseonika. Normalne vrednosti koeficijenta ekstrakcije kiseonika %. Povećanje ovog pokazatelja ukazuje na povećan dug kisika u tkivima, a smanjenje ukazuje na smanjenu potrošnju kisika iz krvi koja prolazi kroz tkiva (poremećena isporuka kisika u tkiva). Da bi se procijenila težina hipoksije, tradicionalno je određivanje laktata, piruvata, njihovog omjera i aktivnosti LDH u arterijskoj krvi. Za procjenu ravnoteže kisika kod pacijenata potrebno je poređenje mnogih pokazatelja, jer ne postoji jedini pokazatelj hipoksije. Laboratorijski pokazatelji gasnog sastava arterijske i venske krvi za različite vrste hipoksije prikazani su u tabeli 3. Tabela 3 Indikatori funkcije transporta kiseonika krvi za različite vrste hipoksije (prema P. F. Litvitskom sa dodacima) Indikator Oblik hipoksije hipoksične hemičko krvožilno tkivo Kapacitet kiseonika normalno normalno smanjeno krv ili povećan ili povećan normalan sadržaj kiseonika smanjen normalan normalan u arterijskoj krvi ili normalan ili povećan normalan tenzija kiseonika u arterijskoj krvi smanjena normalna normalna saturacija arterijske krvi smanjena normalno normalno normalno Sadržaj kiseonika smanjena smanjena smanjena u venskoj krvi ili normalno ili normalno povećana tenzija kisika u venskoj krvi smanjena smanjena smanjena povećana zasićenost venske krvi smanjena normalno smanjena povećana arteriovenska normalna normalna razlika u sadržaju ili ili smanjen kisik smanjen povećana smanjena arteriovenska razlika po 2 smanjena povećana povećana smanjena 23
24 PRINCIPI ELIMINACIJE I PREVENCIJE HIPOKSIJE Prevencija i liječenje hipoksije zavise od uzroka koji ju je izazvao i treba biti usmjerena na njeno otklanjanje ili slabljenje. Eliminacija ili smanjenje težine hipoksičnih stanja zasniva se na nekoliko principa (slika 2). Principi i metode otklanjanja/smanjivanja težine hipoksije Etiotropna Egzogeni tip hipoksije: normalizacija po 2 u udahnutom vazduhu; dodavanje ugljičnog dioksida u udahnuti zrak. Endogene vrste hipoksije: eliminacija bolesti ili patološkog procesa, uzroci hipoksije. Patogenetska eliminacija ili smanjenje stepena acidoze. Smanjenje disbalansa jona u ćelijama i biološkim tečnostima. Sprečavanje ili smanjenje oštećenja staničnih membrana i enzima. Optimizacija (smanjenje) nivoa funkcije organa i njihovih sistema. Sanogenetika Održavanje i stimulacija zaštitnih i adaptivnih mehanizama Simptomatsko Otklanjanje neugodnih, bolnih senzacija koje pogoršavaju stanje bolesnika Slika 2 Principi i metode otklanjanja/smanjivanja težine hipoksije Razlikuju se sljedeći principi liječenja hipoksije: etiotropni, patogenetski i sampnogomatski . Etiotropna terapija Etiotropna terapija obuhvata načine, mere, metode i sredstva koja imaju za cilj otklanjanje ili slabljenje dejstva uzročnih faktora i nepovoljnih stanja na organizam. Karakteristike i efikasnost etiotropni tretman zavise od vrste, vrste i stadijuma hipoksije. Kod egzogene hipoksije potrebno je što brže i efikasnije normalizovati barometarski pritisak (otklanjanjem ili slabljenjem uzroka koji su je izazvali) i po 2 u udahnutom vazduhu (dodatkom potrebne količine O 2 u njega). Kod endogene hipoksije eliminiraju se ili oslabljuju uzroci (tj. uzročni faktori i nepovoljna stanja) koji su izazvali razvoj odgovarajućih bolesti ili patoloških procesa praćenih razvojem hipoksije. Patogenetska terapija Patogenetska terapija je usmjerena na uklanjanje ili značajno slabljenje glavnih, vodećih i sekundarnih karika u patogenezi hipoksije.
25 ovo. Aktivacija aktivnosti kardiovaskularnih i respiratornih centara, respiratornog sistema, sistemske, regionalne i mikrocirkulacijske cirkulacije postiže se dodavanjem CO 2 u udahnuti vazduh (do 3-9%). Za brže uklanjanje hipoksije i efikasnije zasićenje krvi i tkiva kisikom, koristi se metoda hiperoksigenacije cijelog tijela ili njegovih pojedinih dijelova (na primjer, udova). Hiperoksigenacija se izvodi u uslovima i normobarijusa i hiperbarije (pacijentu se daje kiseonik pri normalnom ili povišenom barometrijskom pritisku). U ovom slučaju važno je uzeti u obzir mogućnost toksičnog efekta viška O 2, koji se manifestuje uglavnom oštećenjem i prekomjernom ekscitacijom struktura centralnog nervnog sistema, hipoventilacijom alveola (zbog razvoja atelektaze i plućne edem) i razvoj zatajenja više organa. Ako se otkrije toksični efekat O2, hiperoksigenacija se eliminiše prevođenjem pacijenta na vazduh za disanje sa normalnim O2.Poboljšanje isporuke supstrata i regulatornih supstanci u organe. Obnavljanje broja crvenih krvnih zrnaca, Hb, BCC. Poboljšanje reoloških svojstava krvi. Aktiviranje procesa disocijacije HbO 2 u krvi kapilara i dr. Poboljšanje funkcionisanja sistema za uklanjanje nedovoljno oksidiranih metaboličkih produkata iz tkiva i organa, što se vrši obnavljanjem poremećene cirkulacije krvi (poboljšanje venskog odliva iz tkiva, a samim tim i uklanjanje metaboličkih proizvoda iz njih (posebno nedovoljno oksidiranih tvari i spojeva) ). To se postiže dodavanjem povećane količine CO 2 (do 3-9%) u udahnuti vazduh. Sanogenetička terapija Sanogenetička terapija je usmjerena na povećanje adaptacije i otpornosti tkiva na hipoksiju, a postiže se: smanjenjem opšti nivo vitalna aktivnost i potrošnja energije: aktiviranje procesa unutrašnje inhibicije; smanjenje procesa ekscitacije nervnog sistema; slabljenje prekomjerne aktivnosti endokrinog sistema; stabilizacija staničnih i subcelularnih membrana i smanjenje stepena njihovog oštećenja; uklanjanje ili slabljenje neravnoteže jona i vode u ćelijsko-tkivnim strukturama tijela; eliminacija različitih vrsta enzimopatija; specifična intervencija u procesima biološke oksidacije u stanicama upotrebom lijekova. Vodeću poziciju među lijekovima koji normaliziraju poremećaje biološke oksidacije u stanicama zauzimaju: Antihipoksanti (gutimin, olifen, amtizol), koji povećavaju otpornost tkiva na nedostatak kisika i djeluju na ćelijskom i subćelijskom nivou. 25
26 Antioksidansi (vitamini C, E, A; selen, natrijum selenit; fitoadaptogeni), čije djelovanje je usmjereno na smanjenje kako viška slobodnih radikala tako i peroksida (uglavnom lipidnih). Tako je i štetno djelovanje potonjeg na različite, posebno membranske, ćelijske strukture. Fitoadaptogeni (korijeni i listovi biljaka iz porodica Araliaceae i Bearberry). Ovi lijekovi imaju sposobnost povećanja nespecifične adaptacije i otpornosti različitih ćelijsko-tkivnih struktura i cijelog organizma. Simptomatska terapija Simptomatska terapija je osmišljena da eliminira ili značajno oslabi ne samo neugodne, bolne subjektivne senzacije za osobu, već i razne nepovoljne simptome uzrokovane kako hipoksijom, tako i negativnim posljedicama etiotropnog i patogenetskog liječenja. U tu svrhu koriste se medicinske i nemedicinske metode i sredstva kojima se otklanjaju ili smanjuju niz manjih patoloških promjena u tijelu, uključujući anksioznost, bol i negativne emocije. Osnovni principi prevencije hipoksije Prevencija hipoksije i njenih negativnih posljedica nije samo moguća, već je i svrsishodna i prilično efikasna. Da bi se to postiglo, ponovljena, intermitentna hipoksična hipoksija može biti umjetno izazvana tokom dužeg vremenskog perioda iu normobaričnim i hipobaričnim uvjetima. Izvođenjem treninga hipoksične hipoksije, uzrokovanog udisanjem zraka uz postupno smanjenje parcijalnog tlaka kisika u njemu, moguće je povećati otpornost organizma na djelovanje različitih (mehaničkih, termičkih, kemijskih, toksičnih, bioloških) štetnih faktora, uključujući kirurške utjecaje, razne otrove, infektivne (uključujući viruse, bakterije, gljivice) i druge patogene faktore. Eksperimenti na različitim vrstama životinja su pokazali da nakon višekratnog treninga na nedostatak kisika u udahnutom zraku, na fizički (mišićni), posebno sve veći stres, na arterijsku hipotenziju uzrokovanu frakcijskim puštanjem krvi, raste otpornost organizma na razne vrste patologija. uključujući hipoksiju egzogenog i endogenog porijekla. Za prevenciju različitih tipova (uključujući hipoksičnu) hipoksiju mogu se koristiti različite grupe lijekova: fitoadaptogeni iz biljaka porodice Araliaceae (Eleutherococcus, Leuzea, ginseng i druge), medvjeđe bobice (Rhodiola rosea), antihipoksanti (gutimin, olifen), aktoprotektori (etiltiobenzimidazol hibrobromid), antioksidansi (vitamini A, E, C, preparati selena). 26
27 ZADACI ZA SAMOSTALNI RAD Situacioni zadaci Zadatak 1. Pacijent K., star 50 godina, nakon oporavka od teškog stanja izazvanog iznenadnim obilnim krvarenjem iz tumora zahvaćenog želuca u kući, podvrgnut je gastrektomiji (vađenje želuca) u anesteziji uz mehaničku ventilaciju. . Tokom anti-šok terapije i operacije, pacijentu su davane različite zamjene za plazmu (unutar 1,0 l) i transfuzirano je sa 2,5 l pune donorske krvi nakon dva dana čuvanja. Trećeg dana nakon operacije, uprkos normalizaciji koncentracije Hb u krvi, stanje bolesnika je i dalje teško: slabost, glavobolja, vrtoglavica, hladna koža šaka i stopala, hipotenzija (BP 70/30 mm Hg). ) , teški poremećaji vanjsko disanje, zatajenje bubrega i žutica (žućkastost kože i bjeloočnice). Pacijent je prebačen na mehaničku ventilaciju. Pitanja 1. Kakvo je stanje uočeno kod pacijenta 3. dana nakon operacije? Obrazložite svoj odgovor. 2. Koji su uzroci i mehanizmi nastanka hipoksije: a) u preoperativnom periodu; b) tokom operacije; c) 3. dana postoperativnog perioda? Analiza zadatka 1. Šok. Na ovo stanje ukazuju simptomi karakteristični za sistemski poremećaj mikrocirkulacije: snižena temperatura kože (poremećaj periferne cirkulacije), slabost, vrtoglavica i poremećaji vanjskog disanja (poremećaj cerebralne cirkulacije), zatajenje bubrega (poremećaj bubrežne perfuzije). Arterijska hipotenzija je također jedan od glavnih simptoma šoka. 2. Veštačka hiperventilacija dovodi do alkaloze i smanjene disocijacije HbO 2. a) u preoperativnom periodu mogla bi doći do hipoksije zbog megaloblastične anemije (zbog oštećenja želuca, što je dovelo do manjka unutrašnjeg Castle faktora i poremećene eritropoeze) , posthemoragijska anemija (ako je pacijent imao skriveno kronično krvarenje). b) tokom operacije hipoksija se mogla pogoršati usled hiperventilacije tokom mehaničke ventilacije (pomeranje krive disocijacije HbO 2 ulevo, odnosno smanjenje disocijacije HbO 2 u uslovima alkaloze). 27
28 c) u postoperativnom periodu hipoksija se može povećati zbog upotrebe dugo pohranjene donorske krvi (za referencu: nakon 8 dana skladištenja krvi, sadržaj 2,3-DPG u eritrocitima se smanjuje za više od 10 puta, što ometa deoksigenaciju Hb). Zadatak 2 Pacijent K., star 59 godina, upućen je u kliniku na ljekarski pregled. Kao rezultat ispitivanja dobijeni su sljedeći podaci: p atm O 2 (mm Hg) 158; p A O 2 (mm Hg) 88; p a O 2 (mm Hg) 61; p a CO 2 (mm Hg) 59; p v O 2 (mm Hg) 16; S a O 2 (%) 88; S v O 2 (%) 25; MOD (l/min) 2,85; MOK (l/min) 8,5; pH 7,25; MK (mg%) 20,0; TC (mEq/dan) 60; Hb 140 g/l. Pitanja 1. Odredite koji tip hipoksije je uočen kod pacijenta. 2. Na osnovu kojih podataka ste izveli svoj zaključak? Analiza zadatka 1. Mješoviti: respiratorni i cirkulatorni tip hipoksije. 2. Respiratorni tip uzrokovan hipoventilacijom označen je smanjenjem p a O 2, povećanjem p a CO 2 i niskim MOD. Cirkulatorni tip je označen visokom arteriovenskom razlikom u O 2: S a O 2 -S v O 2. Smanjenje pH je zbog nakupljanja laktata i H 2 CO 3 u krvi. Funkcija bubrega, sudeći po njihovoj sposobnosti da luče H+, nije narušena. O tome svjedoči visoka TC vrijednost (titrabilna kiselost). Zadatak 3 Pacijent K., star 60 godina, primljen je u terapijsku ambulantu sa pritužbama na opštu slabost, stalne glavobolje, vrtoglavicu, teturanje pri hodu, blagu otežano disanje, slab apetit i peckanje na vrhu jezika. U anamnezi: u vezi sa nekim dispeptičkim poremećajima (bol u epigastričnoj regiji, ponekad i dijareja), ispitan je želudačni sok i utvrđeno je izraženo smanjenje njegove kiselosti. Objektivno: stanje je umjerene težine, izraženo bljedilo kože i sluzokoža, blagi nedostatak daha u mirovanju, krvni pritisak u starosnoj normi. Pitanja 1. Da li pacijent ima znakove razvoja opšte hipoksije organizma? Ako da, navedite ih. 2. Da li su znakovi koje ste spomenuli tipični samo za hipoksiju? Ako ne, koji drugi tipični patološki procesi uzrokuju slične simptome? 28
29 3. Koji dodatni podaci o stanju pacijenta su vam potrebni da potvrdite ili opovrgnete verziju koja se pojavila u vezi sa pitanjem 2? 4. Postoji li razlog za pretpostavku da pacijent ima cirkulatornu hipoksiju? Ako da, navedite ih. Koji objektivni pokazatelj bi mogao potvrditi ili opovrgnuti verziju cirkulatorne hipoksije? 5. Postoji li razlog za pretpostavku da pacijent razvija respiratornu hipoksiju? Ako da, onda ih navedite i navedite što je potrebno utvrditi da bi se potvrdila ili opovrgla verzija respiratornog tipa hipoksije. 6. Postoji li razlog za pretpostavku da pacijent razvija hemičnu hipoksiju? Ako jeste, koje studije bi to mogle potvrditi? TEST ZADACI Navedite sve tačne odgovore: 1. Navedite reakcije hitne adaptacije na hipoksiju: a) povećanje volumena alveolarne ventilacije; b) mobilizacija deponovane krvi; c) povećana anaerobna glikoliza; d) smanjena disocijacija oksihemoglobina; e) preraspodjela krvotoka; f) povećanje broja mitohondrija u ćeliji; g) tahikardija; h) aktivacija eritropoeze. 2. Koje promene se uočavaju u organizmu tokom akutne hipoksije u fazi kompenzacije: a) tahikardija; b) povećanje hematokrita; c) tahipneja; d) spazam koronarnih sudova; e) hiperpneja; f) proširenje mišićnih krvnih sudova; g) smanjena ventilacija alveola; h) proširenje cerebralnih sudova. 3. Navedite promjene u karakteristikama krvi početna faza egzogena hipobarična hipoksija: a) hiperkapnija; b) hipokapnija; 29
30 c) hipoksemija; d) gasna alkaloza; e) gasna acidoza; e) metabolička acidoza. 4. Navedite uzroke hipoksije respiratornog tipa: a) smanjenje po 2 u vazduhu; b) trovanje CO; c) plućni emfizem; d) trovanje nitratima; e) hronični gubitak krvi; f) insuficijencija mitralne valvule; g) hipovitaminoza B 12; h) ekscitabilnost DC. 5. Navedite uzroke hipoksije tipa tkiva: a) hipovitaminoza B 1; b) hipovitaminoza RR; c) hipovitaminoza B 12; d) visinska bolest; e) trovanje cijanidom; f) trovanje ugljen-monoksidom; g) planinska bolest. 6. Navedite uzroke hipoksije mešovitog tipa: a) traumatski šok; b) hronični gubitak krvi; c) akutni masivni gubitak krvi; d) plućna arterijska hipertenzija; e) miokarditis; f) trovanje nitratima; g) nekomplikovani infarkt miokarda. 7. U patogenezi hipoksičnog oštećenja ćelija vodeću ulogu ima: a) inhibicija glikolize; b) povećanje pH u ćeliji; c) mobilizacija kreatin fosfata; d) povećanje natrijuma u ćeliji; e) aktivacija fosfolipaze A 2; f) oslobađanje lizozomalnih enzima; g) inhibicija POL; h) akumulacija Ca 2+ u mitohondrijima. trideset
31 8. Označite strelicama korespondenciju uzroka hipoksije egzogenog i tkivnog tipa: egzogeni tip hipovitaminoza B 1 hipovitaminoza RR hipovitaminoza B 12 visinska bolest trovanje cijanidom trovanje ugljičnim monoksidom trovanje planinska bolest tip tkiva 9. Označite strelicama tip tkiva pomak krivulje disocijacije oksihemoglobina udesno i ulijevo: ulijevo metabolička acidoza anemija srpastih stanica metabolička alkaloza kipokapnija smanjenje tjelesne temperature povećanje eritrocita 2,3-DPG povećanje tjelesne temperature udesno 10. Označite strelicama u kojim slučajevima afinitet hemoglobina prema kiseoniku se smanjuje i u kome se povećava: metabolička acidoza smanjuje anemija srpastih ćelija metabolička alkaloza smanjenje eritrocita 2 ,3-DFG smanjenje telesne temperature povećanje telesne temperature hipokapnija Povećava se odgovori na test zadatke 1) a, b, c , e, g; 2) a, b, c, d, h; 3) b, c, d; 4) c, h; 5) a, b, d; 6) a, c, d; 7) d, e, f, h; 8) egzogeni tip: visinska bolest, planinska bolest; tip tkiva: hipovitaminoza B 1, hipovitaminoza PP, trovanje cijanidom.; 9) lijevo: metabolička alkaloza, hipokapnija, snižena tjelesna temperatura; desno: metabolička acidoza, anemija srpastih ćelija, povećan 2,3-DPG u eritrocitima, povišena tjelesna temperatura; 10) smanjuje: metaboličku acidozu, anemiju srpastih ćelija, povišenu telesnu temperaturu; povećava: metabolička alkaloza, smanjenje eritrocita 2,3-DPG, smanjenje tjelesne temperature, hipokapnija. 31
32 Osnovna LITERATURA 1. Patofiziologija: udžbenik: u 2 toma / ur. V. V. Novitsky, E. D. Goldberg, O. I. Urazova. M.: GEOTAR-Media, T s. 2. Patološka fiziologija: udžbenik / N. N. Zaiko [i dr.]; uređeno od N. N. Zaiko, Yu. V. Bytsya. M.: MEDpress-inform, str. 3. Litvitsky, P. F. Patofiziologija: udžbenik: u 2 toma, 5. izd., revidirano. i dodatne M.: GEOTAR-Media, C. Dodatni 1. Sarkisov, D. S. Opća ljudska patologija: udžbenik / D. S. Sarkisov, M. A. Paltsev, I. K. Khitrov. M.: Medicina, str. 2. Voinov, V. A. Atlas patofiziologije: udžbenik / V. A. Voinov. M.: MUP, str. 3. Ugolnik, T. S. Test zadaci iz patološke fiziologije. Opća patofiziologija: edukativna metoda. priručnik: za 3 sata / T. S. Ugolnik, I. V. Vuevskaya, Y. A. Chuiko. Gomel: Državni medicinski univerzitet, Ch. 4. Tipični patološki procesi: radionica / F. I. Vismont [et al.]. 3rd ed. dodati. i obrađeno Minsk: BSMU, T s. 5. Ryabov, G. A. Hipoksija kritičnih stanja / G. A. Ryabov M.: Medicina, str. 6. Ataman, A.V. Patološka fiziologija u pitanjima i odgovorima: udžbenik. dodatak / A.V. Ataman. K.: Škola Vishcha, str. 32
33 TEMA 2. EKSTERNO DISANJE U kliničkoj praksi specijalisti se često susreću sa oboljenjima respiratornog sistema, posebno pluća i respiratornog trakta, koji su veoma osjetljivi na djelovanje štetnih faktora okoline. Štoviše, svaki patološki proces koji se javlja u respiratornim organima može dovesti do poremećaja alveolarne ventilacije, difuzije ili perfuzije i razvoja VD zatajenja. Široka rasprostranjenost bolesti respiratornog sistema i njihovih posljedica zahtijevaju proučavanje uzroka i općih obrazaca razvoja tipičnih oblika respiratorne disfunkcije i respiratorne disfunkcije. Svrha časa: proučavanje etiologije, patogeneze, glavnih oblika poremećaja VD sistema uzrokovanih poremećajima ventilacije, perfuzije, ventilaciono-perfuzionih odnosa, difuzije gasova kroz ACM, mehanizama razvoja VD, njegovih faza. Ciljevi lekcije. Student mora: 1. Naučiti: definicije pojmova: “alveolarna hipoventilacija”, “alveolarna hiperventilacija”, “plućna hipertenzija”, “plućna hipotenzija” “respiratorna insuficijencija”, “kratkoća daha”; glavni oblici poremećaja VD sistema, njihova opća etiologija i patogeneza; mehanizmi poremećaja VD sistema tokom patoloških procesa u gornjim i donjim respiratornim putevima; mehanizmi razvoja patoloških oblika disanja; karakteristike i stadijumi DN; mehanizmi razvoja inspiratorne i ekspiratorne dispneje. 2. Naučite da: analizirate parametre koji karakterišu vazdušni pritisak i daju zaključak o stanju sistema vazdušnog pritiska, obliku poremećaja funkcije razmene gasova pluća; dati patogenetsku procjenu promjena parametara VD koje odražavaju poremećaje u sistemu VD; karakteriziraju DN. 3. Sticanje vještina: rješavanje situacijskih problema, uključujući promjene parametara VD i sastava gasova u krvi kod različitih vrsta poremećaja VD sistema. 4. Upoznati se sa: kliničkim manifestacijama poremećaja VD sistema; sa principima dijagnostike, prevencije i liječenja poremećaja funkcije izmjene plinova pluća. Uslovi za početni nivo znanja. Za potpuno savladavanje teme student mora ponoviti: iz predmeta anatomije: građu disajnih puteva i pluća; 33
34 iz predmeta histologija, citologija i embriologija: vaskularna mreža pluća, struktura ACM, struktura zida disajnih puteva; iz kursa normalne fiziologije: pojam funkcionalnog sistema respiratorne regulacije, VD sistem i njegove funkcije, mehanizmi udisanja i izdisaja, gradijenti pritiska i pritiska koji stvaraju protok vazduha; funkcionalne zone pluća u stojećem i ležećem položaju, strukturne i funkcionalne karakteristike DC, parametri zapremine i protoka VD. Test pitanja na temu lekcije 1. Etiologija i patogeneza VD poremećaja. 2. Alveolarna hipoventilacija: vrste i uzroci razvoja. 3. Opstruktivni tip alveolarne hipoventilacije: uzroci i mehanizmi razvoja. 4. Opstrukcija gornjih disajnih puteva. Akutna mehanička asfiksija, uzroci i mehanizmi razvoja. 5. Opstrukcija plućne arterije: patogeneza bronhitisa i emfizematoznih tipova opstrukcije. 6. Restriktivni tip alveolarne hipoventilacije: uzroci i mehanizmi razvoja. 7. Alveolarna hiperventilacija: uzroci, mehanizmi razvoja, posljedice. 8. Poremećaji plućnog krvotoka: vrste, uzroci i posljedice. 9. Kršenje ventilacijsko-perfuzijskih odnosa. 10. Poremećaj alveolokapilarne difuzije: uzroci i posljedice. 11. Poremećaji respiratorne regulacije: uzroci i mehanizmi razvoja. 12. Karakteristike i mehanizmi razvoja patoloških oblika disanja. 13. DN: definicija pojma, pozornice, manifestacije. Kratkoća daha: vrste, mehanizmi nastanka. 14. Etiologija i patogeneza ARF u ARDS-u kod odraslih i ARDS-a u novorođenčadi. 15. Promjene ventilacijskih parametara, gasnog sastava krvi i CBS tokom DN i hiperventilacije. 16. Dijagnoza tipičnih oblika VD poremećaja. 17. Principi prevencije i liječenja VD patologija. PATOFIZIOLOGIJA VANJSKOG DISANJA Eksterno disanje je skup procesa koji se odvijaju u plućima i koji osiguravaju normalan gasni sastav arterijske krvi. Spoljno disanje obezbeđuje VD aparat koji obuhvata disajne puteve, respiratorni deo pluća, grudni koš sa osteohondralnim okvirom i neuromišićni sistem i nervne centre za regulaciju disanja. VD aparat izvodi procese koji održavaju normalan gasni sastav arterijske krvi: ventilaciju pluća; 34
35 protok krvi u plućima; difuzija gasova kroz ACM; regulatorni mehanizmi. U nastanku patologije VD ključnu ulogu ima poremećaj procesa koji održavaju normalan plinski sastav arterijske krvi, te se stoga identificira pet tipičnih oblika VD poremećaja. Tipični oblici oštećenja VD 1. Poremećaj plućne ventilacije. 2. Poremećaj plućnog krvotoka. 3. Kršenje odnosa ventilacije i perfuzije. 4. Oštećena difuzija gasova kroz ACM. 5. Disregulacija disanja. OŠTEĆENJE ALVEOLARNE VENTILACIJE Minutni volumen disanja, u normalnim uslovima je 6 8 l/min, može se povećavati i smanjivati u patologiji, doprinoseći razvoju alveolarne hipoventilacije ili hiperventilacije, koje su određene odgovarajućim kliničkim sindromima. Alveolarna hipoventilacija je tipičan oblik VD poremećaja, u kojem je stvarni volumen alveolarne ventilacije u jedinici vremena manji od onog koji tijelo zahtijeva pod datim uvjetima. Uzroci alveolarne hipoventilacije: 1. Poremećaji respiratorne biomehanike: opstrukcija disajnih puteva; poremećena komplijansa pluća. 2. Kršenje mehanizama regulacije VD. Ovisno o uzroku, postoje tri tipa alveolarne hipoventilacije. Vrste alveolarne hipoventilacije: 1. Opstruktivna. 2. Restriktivno. 3. Zbog poremećene regulacije disanja. Opstruktivna alveolarna hipoventilacija (od latinskog opstrukcija opstrukcija) povezana je sa smanjenjem prohodnosti dišnih puteva. Opstrukcija kretanja zraka može se pojaviti iu gornjim i u donjim respiratornim putevima (tabela 4). Patogeneza opstruktivnog tipa alveolarne hipoventilacije je povećanje neelastičnog otpora protoku zraka i smanjenje prohodnosti dišnih puteva. To dovodi do smanjenja volumena ventilacije odgovarajućih područja pluća, povećanja rada respiratornih mišića i povećanja potrošnje kisika i energije VD aparatom. 35
36 Tabela 4. Uzroci opstrukcije gornjih i donjih respiratornih puteva Uzroci opstrukcije gornjih i donjih respiratornih puteva Uzroci opstrukcije gornjih i donjih respiratornih puteva Strani predmeti u lumenu gornjih i donjih respiratornih puteva Povraćanje, voda, gnoj u lumenu malih bronha i bronhiola Zadebljanje zidova gornjeg i donjeg respiratornog trakta (upalni edem larinksa) uzrok njegovog edema i hiperemije (upala, zadebljanje) sluznice respiratornog trakta kao posljedica zagušenja u pluća) Grč mišića larinksa (laringospazam) Spazam nevoljnih mišića bronhiola, koji nastaje pod dejstvom raznih alergena, nekih iritansa, histamina, holinomimetika Kompresija zidova respiratornog trakta izvana (tumor, retrofaringealno Smanjena elastičnost apscesa plućnog tkiva) Uzroci i mehanizam opstrukcije VDP-a razmatraju se na primjeru akutne mehaničke asfiksije. Asfiksija (od grčkog negacija, sphyxis puls; sinonim za gušenje) je po život opasno patološko stanje uzrokovano akutnim ili subakutnim DN, koje dostiže takav stepen da kiseonik prestaje da ulazi u krv, a ugljični dioksid se ne uklanja iz krvi. . Akutna mehanička asfiksija može nastati usled mehaničke opstrukcije cirkulacije vazduha kroz disajne puteve: začepljenje lumena gornjih disajnih puteva (strana tela, upalni edem, prisustvo tečnosti u respiratornom traktu); kompresija vrata, grudnog koša, abdomena. Mehanizam razvoja asfiksije. Fenomeni uočeni tokom asfiksije u početku su povezani sa akumulacijom CO 2 u organizmu. Delujući refleksno i direktno na DC, CO 2 ga pobuđuje, dovodeći dubinu i učestalost disanja do maksimalno mogućih vrednosti. Osim toga, disanje se refleksno stimulira smanjenjem napetosti kisika u krvi. Kako se sadržaj CO2 u krvi povećava, tako se povećava i krvni tlak. Povećanje krvnog tlaka može se objasniti refleksnim djelovanjem kemoreceptora na vazomotorni centar, povećanim oslobađanjem adrenalina u krv, te povećanjem volumena krvi kao rezultat povećanog venskog tonusa i pojačanog protoka krvi uz pojačano disanje. Daljnji porast koncentracije CO 2 u krvi određuje pojavu njegovog narkotičnog dejstva, pH krvi se smanjuje na 6,8 6,5. Hipoksemija i, shodno tome, hipoksija mozga se povećava. To, pak, dovodi do respiratorne depresije i pada krvnog tlaka. Kao rezultat, dolazi do respiratorne paralize i srčanog zastoja. Periodi (faze) asfiksije 1. faza (faza inspiratorne dispneje); karakteriše aktivacija aktivnosti DC: inhalacija se intenzivira i produžava, ob- 36
37 opće uzbuđenje, povećava se simpatički tonus (zenice se šire, javlja se tahikardija, raste krvni pritisak), pojavljuju se konvulzije. Pojačani respiratorni pokreti nastaju refleksno. Kada su respiratorni mišići napeti, proprioceptori koji se nalaze u njima su uzbuđeni. Impulsi iz receptora ulaze u DC i aktiviraju ga. Smanjenje paO2 i povećanje paCO2 dodatno iritiraju i inspiratorne i ekspiratorne DC. 2. faza (faza ekspiratorne dispneje) disanje postaje rjeđe i zahtijeva napor tokom izdisaja. Prevladava parasimpatički tonus, što se manifestuje bradikardijom, suženjem zjenica i sniženim krvnim pritiskom. Sa većom promjenom gasnog sastava arterijske krvi dolazi do inhibicije DC i centra regulacije krvotoka. Do inhibicije ekspiratornog centra dolazi kasnije, jer za vrijeme hipoksemije i hiperkapnije njegova ekscitacija duže traje. 3. faza (preterminalna) respiratorni pokreti prestaju zbog inhibicije DC, pada krvni pritisak i dolazi do gubitka svijesti. 4. fazu (terminalnu) karakteriše disanje sa dahom. Smrt nastupa od paralize bulbarnog DC. Srce nastavlja da se kontrahuje nakon prestanka disanja 5-15 minuta. U ovom trenutku još uvijek je moguće oživljavanje ugušene osobe. Mehanizmi opstrukcije plućne arterije Opstrukcija plućne arterije nastaje usled kolapsa malih bronha, bronhiola i alveolarnih kanala. Kolaps respiratornog trakta nastaje u trenutku kada izdisaj još nije završen, pa se ova pojava naziva rano ekspiratorno zatvaranje disajnih puteva (ERAC). U tom slučaju daljnji izdisaj postaje nemoguć. Tako zrak postaje zarobljen, kao u zamci. Kao rezultat, alveole ostaju stalno napuhane, a količina preostalog zraka u njima se povećava. Postoje dva mehanizma REDP-a: 1. Bronhični (sa suženjem uzvodne bronhiole). 2. Emfizematozni (sa smanjenjem elastičnosti plućnog tkiva). Da bismo razumjeli mehanizam REDP-a u patologiji, potrebno je razmotriti mehanizam normalnog izdisaja. Normalno, sa dovoljnim lumenom bronhiola i elastična vuča U plućima se izdisaj odvija pasivno: intrapleuralni pritisak se postepeno povećava i uravnotežuje se intraalveolarnim pritiskom. Pritisak unutar bronhiola je podređen Bernoullijevom zakonu: zbir pritisaka usmjerenih duž ose protoka i radijalno prema bronhijalnom zidu je konstantna vrijednost. Osim toga, mora se naglasiti da je pritisak koji djeluje iznutra na zid bronhiole približno jednak pritisku koji djeluje izvana, tački jednakog pritiska (PPP). 37
38 REDP se javlja na mestu gde pleuralni pritisak u nekom trenutku tokom izdisaja premašuje intrabronhijalni pritisak (Slika 3). Normalno disanje RECD A B Slika 3 Mehanizmi ranog ekspiratornog zatvaranja disajnih puteva (RECD): Dijagram pritisaka u respiratornom traktu tokom normalnog disanja; B dijagram pritisaka tokom REZDP-a. 1 normalna lobula sa očuvanim alveolarnim septama; 2 natečene alveole sa atrofijom alveolarnog tkiva; 3 pritisak duž ose protoka; 4 radijalno usmjereni pritisak, stabilizirajući zid respiratornog trakta; 5 pritisak izvana Bronhitički mehanizam opstrukcije respiratornog trakta Suženje lumena respiratornog trakta, prema Bernoullijevom pravilu, dovodi do povećanja linearne brzine strujanja vazduha tokom udisaja i povećanja pritiska usmerenog duž ose bronhiole. Pritisak protoka usmjeren radijalno na zidove bronhiola, kao rezultat toga, opada i ne može kompenzirati pritisak izvana. Zidovi bronhiola kolabiraju, unatoč činjenici da je u njima još uvijek ostao zrak. Emfizematozni mehanizam opstrukcije Uništavanje elastičnih vlakana strome dovodi do smanjenja elastičnosti plućnog tkiva i izdisaj više ne može teći pasivno, provodi se uz pomoć ekspiratornih mišića, kao rezultat toga, pritisak djeluje na zid bronhiola sa vanjske strane raste prilično značajno i brže nego normalno. Kao rezultat toga, bronhiole se zatvaraju unatoč preostalom zraku u alveolama. 38
39 Uzrok destrukcije elastičnih vlakana može biti kronični upalni proces. Oksidativni stres koji je rezultat upale iscrpljuje inhibitore proteaze. Kao rezultat, neutrofilne proteaze uništavaju elastična vlakna. Restriktivni tip alveolarne hipoventilacije (od latinskog restriktio restrikcija) karakterizira smanjenje (ograničenje) stupnja širenja pluća kao rezultat intrapulmonalnih i ekstrapulmonalnih uzroka. Uzroci restriktivnog tipa plućne hipoventilacije podijeljeni su u dvije grupe: intra- i ekstrapulmonalna (tabela 5). Tabela 5. Uzroci restriktivnog tipa hipoventilacije Intrapulmonalni uzroci Povezani sa smanjenjem plućne komplianse zbog: fibroze; atelektaza; stagnacija krvi u plućima; intersticijski edem; nedostatak surfaktanta; difuznih tumora. Ekstrapulmonalni uzroci Povezani sa ograničenjem respiratornih ekskurzija pluća zbog: fraktura rebara; kompresija grudnog koša (krv, eksudat, vazdušni transudat); smanjena pokretljivost prsnih zglobova; pleuritis; pleuralna fibroza. Patogeneza restriktivnog oblika alveolarne hipoventilacije Ograničenje sposobnosti širenja pluća i povećanje elastičnog otpora dovode do povećanja rada respiratornih mišića, povećanja potrošnje kisika i povećanja potrošnje energije mišića koji rade. . Kao rezultat smanjene fleksibilnosti pluća, razvija se često, ali plitko disanje, što dovodi do povećanja fiziološkog mrtvog prostora. Aktivan rad VD sistema ne eliminiše nastale poremećaje u sastavu gasova krvi. Ova situacija može dovesti do umora mišića. Manifestacije hipoventilacije Uporedne karakteristike manifestacija opstruktivne i restriktivne hipoventilacije date su u tabeli 6. Alveolarna hiperventilacija je povećanje volumena alveolarne ventilacije u jedinici vremena u odnosu na ono što je potrebno organizmu u datim uslovima. Uzroci alveolarne hiperventilacije 1. Neadekvatna mehanička ventilacija (tokom davanja anestezije). 2. Organsko oštećenje mozga (kao posljedica krvarenja, ishemije, intrakranijalnih tumora, potresa mozga). 3. Reakcije na stres, neuroze. 4. Hipertermična stanja (groznica, toplotni udar). 5. Egzogena hipoksija. 39
40 Tabela 6 Manifestacije alveolarne hipoventilacije Manifestacije Dispneja Tipovi poremećaja Hipoksemija Hiperkapnija pH promjene Kriva disocijacije oksihemoglobina Statički volumeni i kapaciteti Dinamički volumeni Napomena. N je normalno. Alveolarna hipoventilacija opstruktivna restriktivna Ekspiratorna Inspiratorna (izdisanje je otežano) (udah je otežan) Da, jer se smanjuje oksigenacija krvi u plućima. Da, jer uklanjanje CO 2 iz organizma smanjuje gasnu acidozu Vitalni vitalni kapacitet N*/povećan Vitalni vitalni kapacitet N*/povećan Vitalni vitalni kapacitet povećan Vitalni kapacitet povećan Povećan kapacitet napona Kapacitet napona/povećan kapacitet meha IT smanjen FEV 1 smanjen PV smanjen MES smanjen SES smanjen Pomaci udesno Vitalni kapacitet smanjen PVN N/ smanjen TEC N/ smanjen TLE/TEL N IT N/povećan FEV 1 smanjen POS N MOS N SOS N Mehanizmi alveolarne hiperventilacije 1. Direktno oštećenje DC zbog organske lezije mozga (traume, tumori, krvarenja). 2. Višak ekscitatornih aferentnih uticaja na DC tokom akumulacije velike količine kiseli metaboliti kod uremije, dijabetesa) 3. Neadekvatna mehanička ventilacija, koja je u retkim slučajevima moguća u nedostatku odgovarajućeg praćenja gasnog sastava krvi pacijenata od strane medicinskog osoblja tokom operacije ili u postoperativnom periodu. Ova hiperventilacija se često naziva pasivnom. Glavne manifestacije plućne hiperventilacije: 1. Povećanje MOD-a, kao rezultat toga, dolazi do prekomjernog oslobađanja CO 2 iz tijela, što ne odgovara proizvodnji CO 2 u tijelu i samim tim promjeni plina dolazi do sastava krvi: razvija se hipokapnija (smanjenje CO 2 ra) i gasna (respiratorna) alkaloza. Može doći do blagog povećanja napetosti O2 u krvi koja teče iz pluća. 2. Gasna alkaloza pomjera krivulju disocijacije oksihemoglobina ulijevo, što znači povećanje afiniteta Hb za kiseonik i smanjenje disocijacije oksihemoglobina u tkivima, što može dovesti do smanjenja potrošnje kiseonika u tkivu. 3. Hipokalcemija (smanjenje nivoa jonizovanog kalcijuma u krvi povezano je sa kompenzacijom za nastanak gasne alkaloze). Manifestacije plućne hiperventilacije uzrokovane su hipokalcemijom i hipokapnijom. Hipokapnija smanjuje ekscitabilnost DC i u teškim slučajevima može dovesti do respiratorne paralize; izaziva spazam cerebralne žile, 40
41 smanjuje opskrbu moždanog tkiva O2 (zapažaju se vrtoglavica, smanjena pažnja i pamćenje, anksioznost, poremećaji spavanja). Kao rezultat hipokalcemije razvijaju se parestezije, trnci, utrnulost i hladnoća lica, prstiju ruku i nogu. Postoji povećana neuromuskularna ekscitabilnost (konvulzije, moguće tetanus respiratornih mišića, laringospazam, konvulzivni trzaji mišića lica, ruku, nogu, tonički grč šake „ruke akušera“). Kardiovaskularni poremećaji se manifestuju aritmijama zbog hipokalcemije i koronarnim vazospazmom kao rezultatom hipokapnije. POREMEĆAJ PLUĆNOG KRVOTOKA Patogenetska osnova poremećaja plućnog krvotoka je nesklad između ukupnog kapilarnog protoka krvi u plućnoj cirkulaciji i volumena alveolarne ventilacije u određenom vremenskom periodu. Primarno ili sekundarno oštećenje plućnog krvotoka uzrokuje: DN zbog ventilacijsko-perfuzijskih poremećaja, restriktivne respiratorne poremećaje zbog ishemije alveolarnog tkiva, oslobađanje biološki aktivnih tvari, povećanu vaskularnu permeabilnost, intersticijski edem, smanjeno stvaranje surfaktanta, atelektazu. Vrste poremećaja plućnog krvotoka Postoje dvije vrste poremećaja plućne perfuzije: plućna hipotenzija i plućna hipertenzija. Plućna hipotenzija je trajno smanjenje krvnog tlaka u žilama plućne cirkulacije. Najčešći uzroci plućne hipotenzije: srčane mane (na primjer, tetralogija Fallot) praćene ranžiranjem krvi "s desna na lijevo", odnosno ispuštanjem venske krvi u arterijski sistem sistemskog kruga, zaobilazeći kapilare pluća; zatajenje desne komore; hipovolemija različitog porijekla, na primjer, zbog gubitka krvi; preraspodjela krvi tijekom šoka; sistemska arterijska hipotenzija zbog kolapsa. Navedeni razlozi dovode do smanjenja protoka krvi u plućima, što zauzvrat uzrokuje poremećaj izmjene plinova i respiratorne ritmogeneze (sekundarno) zbog kroničnih metaboličkih promjena. Plućna hipertenzija je povećanje pritiska u žilama plućne cirkulacije. Forms plućna hipertenzija: prekapilarni; post-kapilarni; mješovito. 41
42 Prekapilarna plućna hipertenzija se karakteriše povećanim prekapilarnim i kapilarnim pritiskom i smanjenim protokom krvi u alveole. Uzroci i mehanizmi prekapilarne plućne hipertenzije: 1. Spazam arteriola uzrokovan arterijskom hipoksemijom i hipoksijom. Hipoksija može imati direktan učinak promjenom funkcija kalijevih kanala u ćelijskim membranama, što dovodi do depolarizacije miocita vaskularnog zida i njihove kontrakcije. Indirektni mehanizam djelovanja hipoksije je povećanje proizvodnje medijatora koji imaju vazokonstriktorni učinak, na primjer, tromboksana A2, kateholamina. Spazam arteriola može biti i refleksne prirode (Euler Liljestrand refleks). Tako se kod kroničnog opstruktivnog plućnog emfizema zbog smanjenja po 2 u alveolarnom zraku refleksno ograničava protok krvi u značajnom dijelu alveola, što dovodi do povećanja tonusa arterija malog kruga u veći dio struktura respiratorne zone, povećanje otpora i povećanje tlaka u plućnoj arteriji. Euler Liljestrand refleks (fiziološka svrha) hipoksemija u alveolarnom zraku praćena je povećanjem tonusa arterija malog kruga (lokalna vazokonstrikcija), odnosno ako se u određenom području pluća smanjuje ventilacija alveola, protok krvi bi se shodno tome trebao smanjiti, jer u slabo ventiliranom području pluća ne dolazi do pravilne oksigenacije krvi. 2. Disfunkcija plućnog vaskularnog endotela različitog porijekla. Na primjer, s kroničnom hipoksemijom ili upalom u oštećenom endotelu, proizvodnja endogenih relaksirajućih faktora (dušikov oksid, NO) se smanjuje. 3. Plućno vaskularno remodeliranje koje karakterizira proliferacija medija, migracija i proliferacija SMC u intimi, fibroelastoza intime i zadebljanje adventicije. 4. Obliteracija krvnih sudova sistema a. pulmonalis (embolija i tromboza), primjer je PE. Najčešće mjesto za stvaranje krvnih ugrušaka su duboke vene donjih ekstremiteta. Najveću opasnost predstavljaju lebdeći krvni ugrušci koji imaju jednu tačku fiksacije. Nakon odvajanja, krvni ugrušak prolazi kroz desnu stranu srca i ulazi u plućnu arteriju, što dovodi do začepljenja njenih grana. Opstrukcija plućne arterije i oslobađanje vazoaktivnih spojeva iz trombocita dovode do povećanog plućnog vaskularnog otpora. 5. Kompresija sudova sistema a. pulmonalis tumora medijastinuma ili zbog povećanog intraalveolarnog pritiska tokom jakog napada kašlja. Povećanje ekspiratornog pritiska kod opstruktivne patologije je dugotrajnije, tj. jer je izdisaj obično produžen. Ovo pomaže da se ograniči protok krvi i poveća pritisak u plućnoj arteriji. Hronični kašalj može dovesti do trajne hipertenzije u plućnoj cirkulaciji. 42
43 6. Povećan minutni volumen srca zbog hiperkapnije i acidoze. 7. Značajno smanjenje površine kapilarnog korita tokom destrukcije plućnog parenhima (emfizem) može dovesti do povećanja vaskularnog otpora čak i u mirovanju. Normalno, to se ne događa, jer kada se poveća brzina protoka krvi u plućima, plućne žile se pasivno šire i rezervne plućne kapilare se otvaraju, time se izbjegava značajno povećanje otpora i pritiska u plućnoj arteriji. Oštar porast tlaka u plućnom trupu uzrokuje iritaciju baroreceptora i aktivaciju Shvachk Parin refleksa, karakteriziranog padom sistemskog krvnog tlaka i usporavanjem otkucaja srca. Ovo je zaštitni refleks koji ima za cilj smanjenje protoka krvi u plućni krug i sprječavanje plućnog edema. Ako je ozbiljno, može dovesti do zastoja srca. Postkapilarna plućna hipertenzija nastaje kada je poremećen odliv krvi iz plućnog venskog sistema u lijevu pretkomoru sa stvaranjem kongestije u plućima. Uzroci postkapilarne plućne hipertenzije: kompresija vena tumorima, uvećani limfni čvorovi; zatajenje lijeve komore (s mitralnom stenozom, arterijskom hipertenzijom, infarktom miokarda). Mješovita plućna hipertenzija je kombinacija prekapilarne i postkapilarne forme plućne hipertenzije. Na primjer, s mitralnom stenozom (postkapilarna hipertenzija) otežan je odljev krvi u lijevu pretkomoru. Plućne vene i lijevi atrij su ispunjeni krvlju. Kao rezultat, dolazi do iritacije baroreceptora na ušću plućnih vena i refleksnog spazma krvnih žila a sistema. pulmonalis plućne cirkulacije (Kitaev refleks) je varijanta prekapilarne hipertenzije. KRŠENJE ODNOSA VENTILACIJA-PERFUZIJA Normalno, indikator ventilacije-perfuzije (V/Q) je 0,8 1,0 (tj. do protoka krvi dolazi u onim dijelovima pluća u kojima postoji ventilacija, zbog toga dolazi do izmjene plina između alveolarnog zraka i krvi ), gdje je V minutni volumen alveolarne ventilacije, a Q minutni volumen kapilarnog protoka krvi. Ako u fiziološka stanja na relativno malom području pluća dolazi do smanjenja paO2 u alveolarnom zraku, zatim na istom području refleksno dolazi do lokalne vazokonstrikcije, što dovodi do adekvatnog ograničenja protoka krvi (Euler Liljestrand refleks). Kao rezultat toga, lokalni plućni protok krvi se prilagođava 43
44 do intenziteta plućne ventilacije i poremećaja u omjeru ventilacije i perfuzije ne dolazi. Povreda ventilacijsko-perfuzijskog odnosa je nezavisan oblik kršenja funkcije izmjene plina VD sistema. Nedosljednosti između ventilacije i kapilarnog krvotoka javljaju se na regionalnom nivou (na nivou pojedinačnih režnjeva, segmenata, podsegmenata, pojedinih grupa alveola). U slučaju patologije moguće su dvije varijante poremećaja ventilacijsko-perfuzijskog odnosa: 1. Ventilacija područja pluća koja su slabo snabdjevena krvlju dovodi do povećanja ventilacijsko-perfuzijskog indikatora. Razlog je lokalno smanjenje plućne perfuzije zbog opstrukcije, kompresije, spazma plućne arterije i ranžiranja krvi koja zaobilazi alveole. Kao rezultat povećanja funkcionalnog mrtvog prostora i intrapulmonalnog ranžiranja krvi, razvija se hipoksemija. Tenzija CO 2 u krvi ostaje normalna jer se difuzija ugljičnog dioksida ne smanjuje. 2. Snabdijevanje krvlju slabo ventiliranih područja pluća dovodi do smanjenja brzine ventilacije-perfuzije. Uzrok je lokalna hipoventilacija pluća zbog opstrukcije, poremećene komplianse pluća, poremećene regulacije disanja.Kao rezultat hipoventilacije i povećanja funkcionalnog mrtvog prostora, smanjuje se oksigenacija krvi koja teče iz slabo ventiliranih područja pluća; pco2 se povećava u alveolarnom zraku, što dovodi do hiperkapnije. POREMEĆAJ ALVEOLOKAPILARNE DIFUZIJE Difuzija gasova kroz alveolarno-kapilarnu membranu odvija se prema Fickovom zakonu. Brzina prenosa gasa kroz alveolarno-kapilarnu membranu (V) direktno je proporcionalna difuzionom kapacitetu membrane (D M) kao i razlici parcijalnih pritisaka gasa na obe strane membrane (P 1 P 2) (formula 2): V = D M (P 1 P 2). (2) Difuzivnost membrane (D M) određena je površinom membrane (A) i njenom debljinom (d), molekulskom težinom plina (MB) i njegovom topljivošću u membrani (α) . Za pluća u cjelini koristi se termin difuzni kapacitet pluća (DL), koji odražava volumen plina u ml koji difundira kroz ACM pri gradijentu tlaka od 1 mmHg. Art. za 1 min. Normalni DL za kiseonik je 15 ml/min/mmHg. čl., a za ugljični dioksid oko 300 ml/min/mm Hg. Art. (tj. difuzija CO 2 kroz ACM se dešava 20 puta lakše nego kiseonik). 44
45 Razlozi i mehanizmi za smanjenje difuzije gasova kroz ACM: 1. Povećanje puta za difuziju gasa i smanjenje permeabilnosti ACM usled zadebljanja alveolarnog zida, povećanje zida kapilara, pojava sloja tečnosti na površini alveola, i povećanje količine vezivnog tkiva između njih. Primjer su difuzne lezije pluća (pneumokonioza, pneumonija). Pneumokonioza je kronična bolest koja nastaje pri dugotrajnom udisanju raznih vrsta prašine: silikoze, azbestoze, berilioze. 2. Smanjenje površine ACM (resekcija plućnog režnja, atelektaza). 3. Smanjenjem vremena kontakta krvi sa alveolama, dok gasovi nemaju vremena da difunduju kroz ACM, smanjuje se količina oksigenisanog Hb (anemija, planinska bolest). Razlozi koji dovode do smanjenja brzine difuzije gasa kroz ACM ilustrirani su na slici 4. proširenje kapilara normalni omjeri intersticijski edem zadebljanje alveolarnih zidova intraalveolarni edem zadebljanje zidova kapilara Slika 4 Razlozi za smanjenje difuzije plinova (prema V.V. Novitsky, 2009) POREMEĆAJI REGULACIJE DISANJA Regulaciju disanja vrši DC. DC je predstavljen različitim grupama neurona koji se nalaze uglavnom u produženoj moždini i mostu. Neki od ovih neurona su sposobni za spontanu ritmičku ekscitaciju. Ali aktivnost neurona se može promijeniti pod utjecajem aferentnih signala iz receptorskih polja, kortikalnih neurona i drugih područja mozga. To vam omogućava da prilagodite disanje trenutnim potrebama tijela. 45
46 Poremećaj funkcije DC može biti posljedica direktnog djelovanja različitih patoloških faktora na centralni nervni sistem ili refleksnog efekta koji se ostvaruje preko hemo- i baroreceptora. Pod uticajem refleksnih, humoralnih ili drugih uticaja na DC može se promeniti ritam disanja, njegova dubina i frekvencija. Ove promjene mogu biti manifestacija i kompenzacijskih reakcija tijela usmjerenih na održavanje konstantnog sastava plinova u krvi i manifestacija poremećaja u normalnoj regulaciji disanja, što dovodi do razvoja respiratorne insuficijencije. Uzroci i mehanizmi poremećaja respiratorne regulacije 1. Povrede i neoplazme, kompresija mozga (hemoragije), akutna teška hipoksija različitog porekla, intoksikacije, destruktivne promene moždanog tkiva (multipla skleroza) direktno oštećuju DC. 2. Nezrelost hemoreceptora kod prevremeno rođene dece, trovanja lekovima ili etanolom dovode do nedostatka ekscitatornih aferentnih uticaja na DC. Prijevremeno rođene bebe imaju nisku ekscitabilnost hemoreceptora koji osjećaju kisik i/ili ugljični dioksid u krvi. Za aktiviranje DC-a u ovoj situaciji zahvaćaju se kožni receptori (tapšanje djetetovih nogu i zadnjice), što uzrokuje nespecifičnu aktivaciju retikularne formacije. Trovanje drogom, na primjer, kada opijati (morfij, heroin) stupe u interakciju sa CNS receptorima, respiratorna depresija je uzrokovana smanjenjem osjetljivosti DC neurona na pco 2 u krvi. Predoziranje narkotičkim analgeticima i barbituratima može dovesti do smanjenja nespecifične toničke aktivnosti neurona u retikularnoj formaciji moždanog debla i selektivno blokirati aferentne ulaze (vagalni kanal) u DC. 3. Pretjerana iritacija noci-, hemo- i mehanoreceptora pri traumi respiratornih organa, trbušne šupljine ili opekotina dovodi do viška ekscitatornih aferentnih utjecaja na DC. 4. Jaki bol (sa pleuritisom, povredama grudnog koša) koji prati čin disanja dovodi do viška inhibitornih aferentnih uticaja na DC. 5. Oštećenje na različitim nivoima efektorskih puteva (od DC do dijafragme, respiratornih mišića) dovodi do poremećaja regulacije respiratornih mišića. Manifestacija disregulacije disanja Disregulacija se manifestuje narušavanjem frekvencije, dubine i ritma respiratornih pokreta (Slika 5). Bradipneja je rijetko disanje, kod kojeg je broj respiratornih pokreta u minuti manji od 12. Apneja je privremeni prestanak disanja. 46
47 Slika 5 Manifestacija disregulacije disanja Pojava bradipneje i apneje zasniva se na sličnim mehanizmima: iritacija baroreceptora luka aorte uz povećanje krvnog pritiska i refleksno smanjenje brzine disanja; s brzim porastom krvnog tlaka može doći do zastoja disanja; isključivanje hemoreceptora osjetljivih na smanjenje p a O 2 tokom hiperoksije; hipokapnija tokom planinske bolesti ili nakon pasivne hiperventilacije pacijenta pod anestezijom; smanjena ekscitabilnost DC tokom produžene hipoksije, dejstvo narkotičnih supstanci i organskih lezija mozga. Stenotično disanje je rijetko i duboko disanje, javlja se kada su veliki dišni putevi stenotični, zbog čega je poremećeno prebacivanje respiratornih faza kada su receptori za istezanje pobuđeni u dušniku, bronhima, bronhiolama, alveolama, interkostalnim mišićima (Hering Breuerov refleks je odgođen ). Tahipneja, često i plitko disanje (više od 24 respiratorna pokreta u minuti), doprinosi razvoju alveolarne hipoventilacije kao rezultat preferencijalne ventilacije anatomski mrtvog prostora. U nastanku tahipneje važna je stimulacija respiratornog centra veća od normalne. Na primjer, kod atelektaze se pojačavaju impulsi iz plućnih alveola, koji su u kolabiranom stanju, a centar za inhalaciju je uzbuđen. Ali tokom inhalacije, nezahvaćene alveole se rastežu u većoj mjeri nego inače, što uzrokuje snažan protok impulsa iz receptora koji inhibiraju inhalaciju, što prerano zaustavlja udisanje. Hiperpneja je često i duboko disanje koje nastaje kao rezultat intenzivne refleksne ili humoralne stimulacije DC acidoze, smanjenja sadržaja kisika u udahnutom zraku. Ekstremni stepen ekscitacije DC manifestuje se u obliku Kussmaulovog disanja. 47
48 Hiperpneja može biti kompenzacijske prirode i uočava se kada se bazalni metabolizam poveća (tokom fizičkog napora, tireotoksikoze, groznice). Ako hiperpneja nije povezana s potrebom za povećanjem potrošnje kisika i izlučivanja CO 2 i uzrokovana je refleksno, onda hiperventilacija dovodi do hipokapnije i plinske alkaloze. Patološki tipovi disanja povezani sa poremećajem ritma disajnih pokreta.Periodične tipove disanja karakteriše kratak period dubokog disanja, nakon čega sledi period plitkog disanja ili prestanka disanja (slika 6). Razvoj periodičnih tipova disanja zasniva se na poremećajima sistema automatske kontrole disanja. Slika 6 Tipovi periodičnog disanja Pauze disanja Cheyne Stokesa se izmjenjuju s pokretima disanja, koji se prvo povećavaju u dubinu, a zatim smanjuju (slika 7). Patogeneza Cheyne Stokesovog disanja je smanjenje osjetljivosti kemoreceptora duguljaste moždine. DC se „budi“ samo pod uticajem jake stimulacije arterijske hemoreceptore sve veća hipoksemija i hiperkapnija. Čim plućna ventilacija normalizuje sastav gasova u krvi, ponovo se javlja apneja. Slika 7. Cheyne Stokes Breathing (prema V.V. Novitsky, 2009.) Pauze u disanju Biota se izmjenjuju s respiratornim pokretima normalne frekvencije i dubine (Slika 8). Slika 8. Biotovo disanje (prema V.V. Novitsky, 2009.) Patogeneza Biotovog disanja uzrokovana je oštećenjem pneumotaksičkog sistema, koji postaje izvor vlastitog sporog ritma. Normalno, ovaj ritam je potisnut inhibicijskim utjecajem moždane kore. 48
Krv je tvar cirkulacije krvi, pa procjena efikasnosti potonjeg počinje procjenom volumena krvi u tijelu. Količina krvi kod novorođenčadi je oko 0,5 l, kod odraslih 4-6 l, ali
Kontinuirano stručno obrazovanje DOI: 10.15690/vsp.v15i1.1499 P.F. Litvitski Prvi Moskovski državni medicinski univerzitet nazvan po. NJIH. Sečenov, Moskva, Ruska Federacija Hypoxia Contact
TESTOVI na temu samostalnog rada za studente 4. godine medicinskog i pedijatrijskog fakulteta na temu: „Regionalni poremećaj cirkulacije. Sindromi ishemijskog oštećenja mozga i kronični
Profesor M.M. Abakumov Predavanje 2 Adaptacija i disregulacija. Koncept stresa Tijelo nema poseban organ koji osigurava energetsku homeostazu Mehanizmi proizvodnje i distribucije energije
1 MODELIRANJE RAZVOJA ZAMORA TOKOM AKTIVNOSTI STRESNIH MIŠIĆA KOD VISOKO KVALIFIKOVANIH SPORTISTA ARALOVA N.I., MASHKIN V.I., MASHKINA I.V. * IC NAS Ukrajine, * Univerzitet po imenu. B. Grinchenko
FIZIOLOGIJA DISANJA Odabrana predavanja iz fiziologije Elsukova E.I. Biološko-hemijski i Geografski fakultet FAZE TRANSFERA GASOVA Transport u pluća (ventilacija) Difuzija iz alveola u krv Transport gasova krvlju
Primeri pitanja za pripremu ispitne discipline - OSNOVE PATOLOGIJE specijalnost 34.02.01. Sestra Kvalifikacija medicinska sestra/medicinska sestra OPŠTA NOZOLOGIJA 1. Patologija kao integrativna.
TESTOVI na temu samostalnog rada Pojam cirkulatorne insuficijencije; njegovi oblici, glavne hemodinamske manifestacije i indikatori. Navedite jedan tačan odgovor 01. Navedite tačnu tvrdnju.
PLAN Oblici respiratorne insuficijencije 2. Ventilacija respiratorna insuficijencija 2.1. opstruktivna insuficijencija 2.2. restriktivna insuficijencija 2.3. poremećaji centralne regulacije disanja 3. Alveolo - respiratorna insuficijencija 3.1. Uloga omjera ventilacije/perfuzije 3.2. Uloga poremećaja difuzije
Definicija respiratorne insuficijencije Respiratorna insuficijencija je patološko stanje kada: 1. Smanjuje se tenzija kiseonika (pO 2) u arterijskoj krvi - arterijska hipoksemija 2. Tenzija ugljen-dioksida (pCO 2) prelazi 50 mm Hg. Art. - hiperkapnija
ASFIKSIJA min Ovo je stanje opasno po život u kojem akutna respiratorna insuficijencija dostiže takav stepen da O 2 ne ulazi u krv i CO 2 se ne uklanja iz krvi Uzroci: Gušenje Ulazak stranih tijela Alergijski edem larinksa Utapanje Aspiracija povraćanja Plućni edem Bilateralni pneumotoraks Teška depresija respiratornog centra Poremećaji neuromuskularne transmisije Masivne povrede grudnog koša
Periodi asfiksije Prvi period 1. Ekscitacija respiratornog centra 2. Učestalo i duboko disanje 3. Povećan broj otkucaja srca 4. Povišen krvni pritisak 5. Na početku prvog perioda - inspiratorna kratak dah 6. Na kraju prvog period - ekspiratorna kratkoća daha Mehanizmi hipertenzije tokom asfiksije: a) refleksno dejstvo CO 2 na vazomotorni centar b) oslobađanje norepinefrina i adrenalina od strane nadbubrežnih žlezda c) kontrakcija vena d) povećanje zapremine cirkulišuće tečnosti e) povećanje minutnog volumena srca
Drugi period 1. Rijetko disanje 2. Ekspiratorna kratkoća daha 3. Teška hipoksemija 4. Hipoksija mozga 5. Bradikardija 6. Arterijska hipotenzija Treći period 1. Supresija frekvencije i dubine disanja 2. Preterminalna pauza 3. Dahtanje - disanje (terminalno) 4. Potpuni respiratorni zastoj
Procesi koji obezbeđuju spoljašnje disanje 1. Ventilacija pluća 2. Difuzija O 2 i CO 2 kroz alveolarni zid 3. Perfuzija krvi kroz kapilare pluća Oblici respiratorne insuficijencije (prema patogenezi) 1. Ventilacija 2. Alveolo -respiratorna 1. Ventilacija pluća 2. Difuzija O 2 i CO 2 kroz alveolarnu stijenku 3. Perfuzija krvi kroz kapilare pluća Oblici respiratorne insuficijencije (prema patogenezi) 1. Ventilacija 2. Alveolo - respiratorni
Respiratorna insuficijencija ventilacije Suština: manje zraka ulazi u alveole u jedinici vremena nego normalno Suština: manje zraka ulazi u alveole u jedinici vremena nego što je normalno (alveolarna hipoventilacija) Uzroci alveolarne hipoventilacije 1. Vezano za respiratorni aparat (alveolarna hipoventilacija) Uzroci alveolarna hipoventilacija hipoventilacija 1. Povezano sa respiratornim aparatom (plućni uzroci) 2. Nije povezano sa respiratornim aparatom (ekstrapulmonalni uzroci) (plućni uzroci) 2. Nije povezano sa respiratornim aparatom (ekstrapulmonalni uzroci)
Ekstrapulmonalni uzroci zatajenja ventilacije Ekstrapulmonalni uzroci ventilacijske insuficijencije 1. Poremećaj funkcije i respiratornog centra 2. Poremećaj funkcije motornih neurona kičmene moždine 3. Poremećaj funkcije neuromuskularnog respiratornog sistema 4. Ograničena pokretljivost grudnog koša 5. Narušen integritet grudnog koša 1 Poremećaj funkcije i respiratornog centra 2. Disfunkcija motornih neurona kičmene moždine 3. Disfunkcija neuromišićnog respiratornog aparata 4. Ograničena pokretljivost grudnog koša 5. Narušavanje integriteta grudnog koša
Plućni uzroci ventilacije 1. Poremećaj prohodnosti disajnih puteva 2. Narušena elastična svojstva plućnog tkiva 3. Smanjen broj funkcionalnih alveola 1. Oštećena prohodnost disajnih puteva 2. Narušena elastična svojstva plućnog tkiva 3. Smanjen broj funkcionalnih alveola
Uzroci opstrukcije gornjih disajnih puteva Unutrašnja trauma gornjih disajnih puteva Opekotine i udisanje toksičnih gasova Eksterna mehanička trauma Krvarenje u respiratorni trakt Aspiracija strano tijelo Nekrotizujuća Ludwigova angina Retrofaringealni apsces Angioedem Unutrašnja trauma gornjih disajnih puteva Opekotine i udisanje toksičnih gasova Eksterna mehanička trauma Krvarenje u respiratorni trakt Aspiracija stranog tijela Nekrotizujuća Ludwigova angina Retrofaringealni apsces Angioed
Mehanizam opstrukcije kod bronhijalne astme Nakupljanje viskozne staklaste sluzi u bronhima Akumulacija viskozne staklaste sluzi u bronhima Edem bronhijalne sluzokože Edem bronhijalne sluzokože Spazam kružnih i uzdužnih glatkih mišića bronha Grč kružnih i longitudinalnih glatkih mišića bronha. glatke mišiće bronha
Upala za restriktivnost pluća upala pluća plućna edem plućna edem plućna fibroza poremećaji surfaktantiranog sustava surfaktivni poremećaji na površinski atelektorakt pneumotoraks Pneumotoraks Pneumotoraks Pneumothorax CESTERA PARALIZA respiratornih mišića paraliza respiratornih mišića
Alveolo - respiratorna insuficijencija 1. Zbog neusklađenosti omjera ventilacije/perfuzije pluća 1. Zbog neusklađenosti omjera ventilacije/perfuzije pluća 2. Zbog poteškoća u difuziji plinova kroz alveolarni zid 2. Zbog do poteškoća u difuziji plinova kroz alveolarni zid
UZROCI SMANJENE plućne perfuzije Infarkt miokarda Kardioskleroza Miokarditis Eksudativni perikarditis Stenoza plućne arterije Stenoza desnog atrioventrikularnog otvora Vaskularna insuficijencija - šok Plućna embolija Infarkt miokarda Kardioskleroza desna perikarditis stenoza otvor Vaskularna insuficijencija - šok Plućna embolija
UZROCI DIFUZIJSKIH POREMEĆAJA 1. Smanjenje alveolarne površine - plućna resekcija, kavitet, apsces, atelektaza, emfizem 2. Zadebljanje alveolarne membrane - fibroza, sarkoidoza, pneumokonioza, emfizema, pneumoderma 3. - međuprostorni pneumonija, influenca, boginje, tuberkuloza, gljivične bolesti 1. Smanjenje alveolarne površine - resekcija pluća, kavitet, apsces, atelektaza, emfizem 2. Zadebljanje alveolarne membrane - fibroza, sarkoidoza, pneumopulodermatoza membrana ema 3. Zarazne bolesti - intersticijska upala pluća, gripa, boginje, tuberkuloza, gljivične bolesti
4. Hemijski agensi koji uzrokuju upalu pluća - hlor, fosgen, azot oksid, prašina od brašna 5. Hronične bolesti - uremija, sistemski eritematozni lupus, periarteritis nodosa, sarkoidoza, skleroderma 6. Profesionalne plućne lezije, sistolikoza, koniosis, berilioza 4. Hemijski agensi koji uzrokuju upalu pluća - hlor, fosgen, azot oksid, prašina od brašna 5. Hronične bolesti - uremija sistemski eritematozni lupus periarteritis nodosa sarkoidoza skleroderma 6. Profesionalne plućne lezije kao bočne lezije coniosis silicosis:
Hipoksična hipoksija Uzroci: 1. Smanjenje parcijalnog pritiska kiseonika u udahnutom vazduhu 2. Oštećenje spoljašnjeg disanja 3. Mešanje arterijske i venske krvi 1. Smanjen parcijalni pritisak kiseonika u udahnutom vazduhu 2. Oštećenje spoljašnjeg disanja 3. Mešanje arterijske i venske krvi
Hemička hipoksija Suština hipoksije je smanjenje kapaciteta krvi za kiseonik Oblici: a) anemični b) toksični uzroci: 1. Anemični oblik: Gubitak krvi Hemoliza crvenih krvnih zrnaca Inhibicija eritropoeze 2. Toksični oblik: stvaranje karboksihemoglobina stvaranje methemoglobina Suština hipoksije je smanjenje kapaciteta krvi za kiseonik Oblici: a) anemični b) toksični uzroci: 1. Anemični oblik: Gubitak krvi Hemoliza eritrocita Inhibicija eritropoeze 2. Toksični oblik: stvaranje stvaranja karboksihemoglobina methemoglobina
Egzogeni tvorci methemoglobina 1. Jedinjenja azota - oksidi, nitriti 2. Amino jedinjenja - hidroksilamin, anilin, fenilhidrazin, PABA 3. Oksidanti - hlorati, permanganati, kinoni, piridin, naftalen 4. Redoksmetilensko plavo, - krom metilensko plavo 5. Lijekovi- novokain, pilokarpin, fenacetin, barbiturati, aspirin, resorcinol
Histotoksična hipoksija Suština: nemogućnost tkiva da iskoriste kiseonik Glavni indikator: mala arteriovenska razlika Glavni indikator: mala arteriovensko-venska razlika Razlog: smanjena aktivnost respiratornih enzima Razlog: smanjena aktivnost respiratornih enzima
Enzimi respiratornog lanca 1. Piridin zavisne dehidrogenaze, oko 150), za koje su NAD ili NADP koenzimi 2. Flavin zavisne dehidrogenaze, oko 30), čije su prostetičke grupe flavin adenin nukleotid (FAD) ili flavin mononukleotid (FMN) 3. Citohromi, u čijoj prostetičkoj grupi se nalazi porfirinski prsten sa gvožđem 4. Citokrom oksidaze 1. Piridin zavisne dehidrogenaze, oko 150), za koje su NAD ili NADP koenzimi 2. Flavin zavisne dehidrogenaze, oko 30), čije su protetičke grupe flavin adenin nukleotid (FAD) ili flavin mononukleotid (FMN) 3. Citohromi, u čijoj se prostetičkoj grupi nalazi porfirinski prsten sa gvožđem 4. Citokrom oksidaze
Poremećaj metabolizma masti tokom hipoksije 1. Intenzivna razgradnja masti u depou 2. Spora sinteza masti 3. Akumulacija masnih kiselina u tkivima 4. Akumulacija ketonskih tela 5. Pojačana acidoza 1. Intenzivna razgradnja masti u depou 2. Sporo sinteza masti 3. Akumulacija masnih kiselina u tkivima 4. Akumulacija ketonskih tijela 5. Produbljivanje acidoze
Osetljivost na hipoksiju Neuroni kore velikog mozga min Neuroni produžene moždine min Neuroni kičmene moždine - 60 min Neuroni kore velikog mozga min Neuroni produžene moždine min Neuroni kičmene moždine - 60 min
Kompenzacijske reakcije za vrijeme hipoksije 1. Respiratorni mehanizmi a) hipoksična otežano disanje 2. Hemodinamski mehanizmi a) tahikardija b) povećanje udarnog volumena c) povećanje minutnog volumena d) ubrzanje protoka krvi e) centralizacija cirkulacije krvi
3. Krvni mehanizmi a) eritrocitoza b) povećanje hemoglobina c) povećanje afiniteta Hb za kiseonik d) olakšavanje disocijacije oksihemoglobina 4. Mehanizmi tkiva a) smanjenje metabolizma b) aktivacija anaerobne glikolize c) aktivacija respiratornih enzima
Izgladnjivanje tkiva kiseonikom (hipoksija) je stanje koje se javlja u ljudskom ili životinjskom telu kao rezultat poremećaja isporuke kiseonika u tkiva i njegovog korišćenja u njima.
Nedovoljna isporuka kiseonika u tkiva može biti uzrokovana bolestima disajnih organa, cirkulacijskog sistema, krvnog sistema ili smanjenjem parcijalnog pritiska kiseonika u udahnutom vazduhu. Oštećena upotreba kiseonika u tkivima obično zavisi od nedostatka respiratornih enzima ili usporavanja difuzije kiseonika kroz ćelijske membrane.
Klasifikacija tipova hipoksije
Ovisno o uzrocima hipoksije, uobičajeno je razlikovati dvije vrste nedostatka kisika:
- 1) kao rezultat smanjenja parcijalnog pritiska kiseonika u udahnutom vazduhu i
- 2) tokom patoloških procesa u organizmu.
Nedostatak kisika u patološkim procesima, pak, dijeli se na sljedeće vrste:
- 1) respiratorni (plućni);
- 2) kardiovaskularni (cirkulacijski);
- 3) krv,
- 4) tkanina;
- 5) mješoviti.
Respiratorni tip nedostatka kiseonika javlja se kod bolesti pluća (dušnik, bronhi, pleura) i disfunkcije respiratornog centra (kod nekih trovanja, infektivnih procesa, hipoksije produžene moždine i dr.).
Kardiovaskularni tip hipoksije javlja se kod bolesti srca i krvnih žila i uglavnom je uzrokovana smanjenjem minutnog volumena i usporenim protokom krvi. U slučaju vaskularne insuficijencije (šok, kolaps), uzrok nedovoljne isporuke kisika u tkiva je smanjenje mase cirkulirajuće krvi.
Hipoksija krvne grupe javlja se nakon akutnog i kroničnog krvarenja, uz pernicioznu anemiju, hlorozu, trovanje ugljičnim monoksidom, odnosno smanjenjem količine hemoglobina, ili njegovom inaktivacijom (formiranje karboksihemoglobina, methemoglobina).
Hipoksija tipa tkiva nastaje u slučaju trovanja određenim otrovima, na primjer spojevima cijanovodonične kiseline, kada su redoks procesi u svim stanicama poremećeni. Nedostaci vitamina i neke vrste hormonalnih nedostataka također mogu dovesti do sličnih stanja.
Mješoviti tip hipoksije karakterizira istovremena disfunkcija dva ili tri organska sistema koji obezbjeđuju opskrbu tkiva kisikom. Na primjer, tokom traumatskog šoka, istovremeno sa smanjenjem mase cirkulirajuće krvi (kardiovaskularni tip hipoksije), disanje postaje učestalo i plitko (respiratorni tip hipoksije), zbog čega je poremećena izmjena plinova u alveolama. tokom šoka, uz ozljedu, dolazi do gubitka krvi, javlja se krvna grupa hipoksije.
U slučaju intoksikacije i trovanja hemijskim agensima moguća je istovremena pojava plućnog, kardiovaskularnog i tkivnog oblika hipoksije. Poremećaj plućne cirkulacije kod bolesti lijevog srca može dovesti do smanjenja apsorpcije kisika u plućima i poremećaja transporta kisika u krvi i njegovog oslobađanja u tkiva.
Hipoksija zbog smanjenja parcijalnog pritiska kiseonika u udahnutom vazduhu javlja se uglavnom pri dizanju na visinu gdje je atmosfera razrijeđena i parcijalni tlak kisika u udahnutom zraku smanjen, ili u posebnim tlačnim komorama sa kontroliranim tlakom.
Nedostatak kiseonika može biti akutan ili hroničan.
Akutna hipoksija javlja se izuzetno brzo i može biti uzrokovano udisanjem fiziološki inertnih plinova poput dušika, metana i helijuma. Eksperimentalne životinje koje udišu ove plinove umiru u roku od 45-90 sekundi osim ako se ne obnovi opskrba kisikom.
Kod akutne hipoksije javljaju se simptomi kao što su otežano disanje, tahikardija, glavobolja, mučnina, povraćanje, mentalnih poremećaja, poremećena koordinacija pokreta, cijanoza, ponekad poremećaji vida i sluha.
Od svih funkcionalnih sistema organizma, centralni nervni sistem, respiratorni i cirkulatorni sistemi su najosjetljiviji na efekte akutne hipoksije.
Hronična hipoksija javlja se kod bolesti krvi, srčane i respiratorne insuficijencije, nakon dužeg boravka visoko u planinama ili pod uticajem ponovljenog izlaganja uslovima nedovoljnog snabdevanja kiseonikom. Simptomi kronične hipoksije u određenoj mjeri podsjećaju na umor, psihički i fizički. Kratkoća daha pri obavljanju fizičkog rada na velikoj nadmorskoj visini može se javiti čak i kod ljudi aklimatizovanih na visinu. Sposobnost obavljanja fizičkog rada je smanjena. Uočavaju se respiratorni i cirkulatorni poremećaji, glavobolja i razdražljivost. Patološke (degenerativne) promjene u tkivima mogu nastati kao posljedica dugotrajnog gladovanja kisikom, što također pogoršava tok kronične hipoksije.
Kompenzacijski mehanizmi za hipoksiju
Adaptivni fenomeni tokom hipoksije provode se zbog refleksnog povećanja disanja, cirkulacije krvi, kao i povećanjem transporta kisika i promjenama u tkivnom disanju.
Respiratorni kompenzacijski mehanizmi :
- a) povećanje plućne ventilacije (nastaje refleksno zbog stimulacije hemoreceptora krvnih sudova nedostatkom kiseonika);
- b) povećanje respiratorne površine pluća, nastaje zbog ventilacije dodatnih alveola uz produbljivanje i pojačane respiratorne pokrete (kratkoća daha).
Hemodinamski kompenzacijski mehanizmi . Oni također nastaju refleksno iz vaskularnih hemoreceptora. To uključuje:
- a) povećanje minutnog volumena srca zbog povećanja udarnog volumena i tahikardije;
- b) povećanje tonusa krvnih sudova i ubrzanje protoka krvi, što dovodi do blagog smanjenja arteriovenske razlike u kiseoniku, odnosno smanjuje se količina koja se daje tkivima u kapilarama; međutim, povećanje minutnog volumena u potpunosti nadoknađuje nepovoljne uslove za isporuku kiseonika u tkiva;
- c) preraspodjela krvi u krvnim žilama za vrijeme pojave hipoksije pomaže u povećanju dotoka krvi u mozak i druge vitalne organe smanjujući dotok krvi u poprečno-prugaste mišiće, kožu i druge organe.
Hematogeni kompenzacijski mehanizmi :
- a) eritrocitoza - povećanje sadržaja eritrocita u perifernoj krvi zbog njihove mobilizacije iz depoa (relativna eritrocitoza u početne faze razvoj hipoksije) ili povećana hematopoeza (apsolutna eritrocitoza) tokom hronične hipoksije;
- b) sposobnost hemoglobina da veže skoro normalnu količinu kiseonika čak i uz značajno smanjenje njegove napetosti u krvi. Zaista, pri parcijalnom pritisku kiseonika od 100 mm Hg. sg. oksihemoglobin u arterijskoj krvi je 95-97%, pri pritisku od 80 mm Hg. Art. hemoglobin arterijske krvi je zasićen za 90%, a pri pritisku od 50 mm za skoro 80%. Samo daljnje smanjenje napetosti kisika popraćeno je naglim smanjenjem zasićenja hemoglobina u krvi;
- c) do povećanja disocijacije oksihemoglobina na kisik i hemoglobina tijekom kisikovog gladovanja dolazi zbog ulaska kiselih metaboličkih produkata u krv i povećanja sadržaja ugljičnog dioksida.
Tkivni kompenzacijski mehanizmi :
- a) tkiva aktivnije apsorbuju kiseonik iz krvi koja im teče;
- b) u tkivima dolazi do restrukturiranja metabolizma, čiji je izraz prevlast anaerobne razgradnje.
Tokom gladovanja kiseonikom, najdinamičniji i najefikasniji mehanizmi prilagođavanja dolaze u igru: respiratorna, hemodinamska i relativna eritrocitoza, koje nastaju refleksno. Nešto kasnije se povećava funkcija koštane srži, što rezultira istinskim povećanjem broja crvenih krvnih zrnaca.
Funkcionalni poremećaji u organizmu tokom hipoksije
Hipoksija uzrokuje tipične disfunkcije i strukture različitih organa. Tkiva koja su neosjetljiva na hipoksiju mogu zadržati dugo vrijeme vitalna aktivnost čak i uz naglo smanjenje opskrbe kisikom, na primjer kosti, hrskavice, vezivno tkivo, prugasti mišići.
Nervni sistem . Centralni nervni sistem je najosjetljiviji na hipoksiju, ali nisu svi njegovi dijelovi jednako pogođeni gladovanjem kiseonikom. Filogenetske mlade formacije (kora velikog mozga) su osjetljivije, dok su starije formacije (moždano stablo, oblongata i kičmena moždina) znatno manje osjetljive. Sa potpunim prestankom opskrbe kisikom, žarišta nekroze se pojavljuju u moždanoj kori i malom mozgu u roku od 2,5-3 minute, a u produženoj moždini, čak i nakon 10-15 minuta, umiru samo pojedinačne stanice. Indikatori nedostatka kiseonika u mozgu su prvo uzbuđenje (euforija), zatim inhibicija, pospanost, glavobolja, gubitak koordinacije i motorna funkcija(ataksija).
Dah . Uz nagli stupanj nedostatka kisika, disanje je poremećeno - postaje učestalo, površno, sa simptomima hipoventilacije. Može doći do periodičnog Cheyne-Stokesovog disanja.
Cirkulacija . Akutna hipoksija uzrokuje povećanje broja otkucaja srca (tahikardiju), sistolički tlak ili ostaje nepromijenjen ili se postepeno smanjuje, a pulsni tlak se ne mijenja ili raste. Minutni volumen krvi se također povećava.
Koronarni protok krvi, kada se količina kisika smanji na 8-9%, značajno se povećava, što nastaje, očigledno, kao rezultat proširenja koronarnih žila i povećanog venskog odljeva zbog povećanja intenziteta srčanih kontrakcija.
Metabolizam . Bazalni metabolizam se u početku povećava, a zatim, s teškom hipoksemijom, smanjuje. Smanjuje se i respiratorni kvocijent. Dolazi do povećanja rezidualnog, a posebno aminskog dušika u krvi kao rezultat poremećaja deaminacije aminokiselina. Oksidacija masti i izlučivanje intermedijarnih produkata metabolizma masti (aceton, acetoacetatna kiselina i beta-hidroksimaslačna kiselina) u urinu su također poremećeni. Sadržaj glikogena u jetri se smanjuje, glikogenoliza se povećava, ali se resinteza glikogena smanjuje, kao rezultat, povećanje mliječne kiseline u tkivima i krvi dovodi do acidoze.
Na početku ovog pododjeljka dajemo neke oznake i standardne vrijednosti.
Egzogeni tip hipoksije.
Ova vrsta hipoksije nastaje zbog smanjenja parcijalnog tlaka kisika u udahnutom zraku.
Hipobarična hipoksija.
Ova vrsta hipoksije uzrokovana je općim smanjenjem barometarskog tlaka i uočava se pri penjanju na planine ili u avionima bez tlaka bez pojedinačnih kisikovih sistema (planinski ili visinski, bolest).
Uočljive abnormalnosti se obično uočavaju na Po približno 100 mm Hg. (što odgovara nadmorskoj visini od oko 3.500 m): na 50-55 mm Hg. (8000-8500 m) javljaju se teški poremećaji nespojivi sa životom. Za posebne namjene, dozirana hipobarična hipoksija nastaje postupnim ispumpavanjem zraka iz tlačnih komora u kojima se nalaze ispitanici ili eksperimentalne životinje, čime se simulira uspon na visinu.
Normobarična hipoksija.
Ova vrsta hipoksije se razvija pri normalnom opštem barometarskom pritisku, ali smanjenom parcijalnom pritisku kiseonika u udahnutom vazduhu, na primer, pri boravku u skučenim prostorima male zapremine, pri radu u rudnicima, neispravnosti sistema snabdevanja kiseonikom u kabinama aviona, podmornica , posebna zaštitna odijela, kao i u slučaju nekih kvarova ili nepravilne upotrebe anestezijsko-respiratorne opreme.
Patogenetska osnova egzogenog tipa hipoksije u svim slučajevima je arterijska hipoksemija, tj. smanjenje napetosti kisika u plazmi arterijske krvi, što dovodi do nedovoljne zasićenosti hemoglobina kisikom i njegovog ukupnog sadržaja u krvi. Dodatno loš uticaj Hipokapnija može uticati na organizam. često se razvija tijekom egzogene hipoksije kao rezultat kompenzacijske hiperventilacije pluća i dovodi do pogoršanja opskrbe krvlju mozga, srca, poremećaja ravnoteže elektrolita i gas alkaloza.
Respiratorni (respiratorni) tip hipoksije.
Ova hipoksija nastaje kao rezultat nedovoljne izmjene plinova u plućima zbog alveolarne hipoventilacije, poremećaja plućnog krvotoka, omjera ventilacije i perfuzije, prekomjernog ekstra- i intrapulmonalnog ranžiranja venske krvi ili opstrukcije difuzije kisika u plućima. Patogenetska osnova respiratorne hipoksije, kao i egzogene hipoksije, je arterijska hipoksija, u većini slučajeva u kombinaciji s hiperkapnijom. U nekim slučajevima, zbog činjenice da CO 2 difundira kroz alveolokapilarnu membranu otprilike 20 puta lakše nego O 2, moguća je hipoksemija bez hiperkapnije.
Kardiovaskularni (cirkulacijski) tip hipoksije.
Bolest nastaje kada poremećaji cirkulacije dovode do nedovoljnog snabdijevanja organa i tkiva krvlju i, posljedično, do njihove nedovoljne opskrbe kisikom. Smanjenje količine krvi koja teče kroz kapilare u jedinici vremena može biti posljedica opće hipovolemije, tj. smanjenje volumena krvi u vaskularnom krevetu (s masivnim gubitkom krvi ili plazme, dehidracija) i disfunkcija srca i krvnih žila. Poremećaji srčane aktivnosti mogu biti posljedica oštećenja miokarda, preopterećenja srca i poremećaja ekstrakardijalne regulacije, što dovodi do smanjenja minutnog volumena srca. Cirkulatorna hipoksija vaskularnog porekla može biti povezana sa prekomernim povećanjem kapaciteta vaskularnog korita i deponovane frakcije krvi usled pareze vaskularnih zidova kao posledica egzo- i endogenih toksičnih uticaja, alergijskih reakcija, poremećaja ravnoteže elektrolita i glukokortikoida. nedostatak. mineralokortikoidima i nekim drugim hormonima, kao iu slučajevima poremećaja refleksne i centrogene vazomotorne regulacije i drugih patoloških stanja praćenih smanjenjem vaskularnog tonusa.
Hipoksija se može javiti zbog primarnih poremećaja mikrocirkulacije: raširenih promjena na zidovima mikrožila, agregacije krvnih stanica, povećane viskoznosti, koagulabilnosti i drugih faktora koji ometaju kretanje krvi kroz kapilarnu mrežu, sve do potpune staze. Uzrok poremećaja mikrocirkulacije može biti prekomjerno arteriovenularno skretanje krvi uzrokovano spazmom prekapilarnih sfinktera (na primjer, tijekom akutnog gubitka krvi).
Posebno mjesto zauzima hipoksija, povezana sa poremećenim transportom kiseonika u ćelije u ekstravaskularnom delu mikrocirkulacijskog sistema: perivaskularni, međućelijski i intracelularni prostori, bazalne i ćelijske membrane. Ovaj oblik hipoksije nastaje kada se propusnost membrana za kisik pogorša, uz intersticijski edem, intracelularnu hiperhidrataciju i druge patološke promjene u međućelijskom okruženju.
Cirkulatorna hipoksija može biti lokalne prirode kada nema dovoljnog dotoka krvi u određeni organ ili područje tkiva ili otežano protok krvi zbog ishemije ili venske hiperemije.
Odabrani hemodinamski parametri u različitim slučajevima cirkulatorna hipoksija može uvelike varirati. Gasni sastav krvi u tipičnim slučajevima karakterizira normalna napetost i sadržaj kisika u arterijskoj krvi, smanjenje ovih pokazatelja u mješovitoj venskoj krvi i shodno tome visoka arteriovenska razlika kisika. Izuzetak mogu biti slučajevi raširenog prekapilarnog ranžiranja, kada značajan dio krvi prelazi iz arterijskog u venski sistem, zaobilazeći izmjenjive mikrožile, zbog čega u venskoj krvi ostaje više kisika, a stepen venske hipoksemija ne odražava stvarnu težinu hipoksije u organima i tkivima lišenim kapilarnog krvotoka.
Stoga, za procjenu generalizirane cirkulatorne hipoksije, takav integralni indikator kao što je P aO2 (podložno normalnim vrijednostima P aO2, S aO2 i V aO2) treba koristiti uzimajući u obzir moguća izobličenja njegove vrijednosti za stvarno stanje u tijelu. .
Krvna (hemička) vrsta hipoksije.
Ovo stanje nastaje kao rezultat smanjenja efektivnog kapaciteta kiseonika u krvi zbog nedovoljnog sadržaja hemoglobina tokom anemije (Hemični tip hipoksije se ponekad naziva „anemičnim“, što je netačno. Anemična hipoksija je samo jedan od mnogih oblika hemičke hipoksije.), hidremije i kada je smanjena sposobnost hemoglobina da se veže, transportuje i oslobađa kiseonik u tkiva.
Teška anemija može biti uzrokovana supresijom hematopoeze koštane srži kao posljedica njenog iscrpljivanja, oštećenja toksičnim faktorima, jonizujućim zračenjem, leukemijskim procesom i tumorskim metastazama, kao i nedostatkom komponenti neophodnih za normalnu eritrolizu i sintezu hemoglobina (gvožđe, vitamini). , eritropoetin i dr.), te sa povećanom hemolizom crvenih krvnih zrnaca.
Kapacitet krvi za kisik se smanjuje tijekom hemodilucije različitog porijekla, na primjer u drugoj fazi posthemoragijskog perioda, uz infuziju značajnih količina fiziološkog rastvora i raznih nadomjestaka krvi.
Kršenja svojstava transporta kisika u krvi mogu se razviti s kvalitativnim promjenama u hemoglobinu.
Najčešće se ovaj oblik hemičke hipoksije opaža tijekom trovanja ugljičnim monoksidom (ugljičnim monoksidom), što dovodi do stvaranja karboksihemoglobin(NBSO - kompleks jarko crvene boje); agensi koji stvaraju methemoglobin, s nekim urođenim anomalijama hemoglobina, kao i s kršenjem fizičko-hemijskih svojstava unutrašnjeg okruženja tijela, koji utiču na procese njegove oksigenacije u kapilarima pluća i deoksigenacije u tkivima.
Ugljenmonoksid ima izuzetno visok afinitet za hemoglobin, skoro 300 puta veći od afiniteta kiseonika za njega i formira karboksihemoglobin, koji nema sposobnost transporta i oslobađanja kiseonika,
Opijanje ugljen monoksidom moguće je u različitim industrijskim uslovima: metalurškim radnjama, koksanama, ciglanama i cementarama, raznim hemijskim fabrikama, kao i u garažama, na gradskim magistralnim putevima sa gustim saobraćajem, posebno sa značajnom gomilanjem vozila po mirnom vremenu, itd. Slučajevi trovanja ugljičnim monoksidom nisu rijetki u stambenim područjima zbog neispravnosti plinskih uređaja ili grijanja peći, kao i prilikom požara. Čak i pri relativno niskim koncentracijama ugljičnog monoksida u zraku, teška hipoksija može nastupiti u roku od nekoliko minuta; kod produženog udisanja čak i minimalne koncentracije ugljičnog monoksida su opasne. Dakle, sa sadržajem od približno 0,005% ugljen monoksida u vazduhu, do 30% hemoglobina se pretvara u HbCO; pri koncentraciji od 0,01% nastaje oko 70% HbCO, što je smrtonosno. Kada se CO ukloni iz udahnutog zraka, HbCO se polako disocira i normalan hemoglobin se vraća.
methemoglobia - MtHb (obojen tamnosmeđom) - razlikuje se od normalnog Hb po tome što hem željezo u njemu nije u obliku Fe 2+, već je oksidirano u Fe 3+. Dakle, MtHb je „istinski“ oksidirani oblik Hb, a na dodatnu valenciju gvožđa, hidroksilni jon (OH) je obično vezan kao ligand. MtHb nije sposoban da prenosi kiseonik. Male “fiziološke” količine methemoglobina se konstantno stvaraju u tijelu pod utjecajem reaktivnih vrsta kisika; patološka methemoglobinemija nastaje kada je izložena velikoj grupi supstanci - takozvanim stvaraocima methemoglobina. To uključuje nitrate i nitrite, dušikove okside, derivate anilina, benzena i neke toksine infektivnog porekla, lekovite supstance (fenozepam, amidopirin, sulfonamidi) itd. Značajne količine MtHb mogu nastati tokom akumulacije enogenih peroksida i drugih aktivnih radikala u organizmu). Važno je da se u svakom od četiri hema molekule hemoglobina atom željeza oksidira gotovo nezavisno od ostalih hema iste molekule. Nastalim djelomično "iskrivljenim" molekulima nedostaje normalna interakcija "hem-hem" koja određuje optimalnu sposobnost hemoglobina da veže kisik u plućima i otpusti ga u tkiva prema krivulji disocijacije oksihemoglobina u obliku slova S. S tim u vezi, konverzija, na primjer, 40% Hb u MtHb dovodi do pogoršanja opskrbe tijela kisikom u mnogo većoj mjeri nego, na primjer, manjak 40% hemoglobina tokom anemije, hemodilucije itd.
Formiranje MtHb je reverzibilno, ali se njegovo vraćanje u normalan hemoglobin odvija relativno sporo tokom mnogo sati.
Pored HbCO i MtHb, prilikom raznih intoksikacija, moguće je stvaranje drugih jedinjenja Hb koja ne podnose O2: nitroksil-Hb, karbilamin-Hb itd.
Pogoršanje transportnih svojstava hemoglobina može biti posljedica nasljednih defekata u strukturi njegove molekule. Takvi patološki oblici Hb mogu imati ili smanjen ili značajno povećan afinitet za O 2, što je praćeno poteškoćama u dodavanju 0 2 u plućima ili njegovom oslobađanju u tkiva.
Na uslove oksigenacije i deoksigenacije Hb mogu nepovoljno uticati neke promene u fizičko-hemijskim svojstvima medijuma: pH, PCO3, koncentracije elektrolita i dr. Do pomeranja krivulje zasićenja Hb može doći i tokom hiperoksije kao posledica oštećenje glikolitičkog sistema u eritrocitima i promjena sadržaja 2 u njima.,3-difosfoglicerat. Značajno pogoršanje prijenosa i oslobađanja 0 2 krvlju također se javlja sa promjenama fizičkih svojstava eritrocita, njihove značajne agregacije i mulja.
Hemičku hipoksiju karakterizira kombinacija normalne napetosti kisika u arterijskoj krvi sa smanjenim sadržajem volumena. Napon i sadržaj O2 u venskoj krvi su smanjeni.
Hipoksija tipa tkiva (ili primarnog tkiva).
Tkivni tip hipoksije nastaje zbog narušavanja sposobnosti stanica da apsorbiraju kisik (uz njegovu normalnu dostavu u stanice) ili zbog smanjenja učinkovitosti biološke oksidacije kao rezultat razdvajanja oksidacije i fosforilacije.
Iskorištavanje O2 u tkivima može biti otežano djelovanjem različitih inhibitora enzima biološke oksidacije, nepovoljnim promjenama fizičko-hemijskih uslova njihovog djelovanja, poremećajem sinteze enzima i dezintegracijom bioloških ćelijskih membrana.
Inhibicija enzima može se dogoditi na tri glavna načina:
- specifično vezivanje aktivnih centara enzima, na primjer, vrlo aktivno vezivanje feri željeza oksidiranog oblika heminenzima CN jonom - u slučaju trovanja cijanidom, supresija aktivnih centara respiratornih enzima sulfidnim jonom, nekim antibioticima , itd.;
- vezivanje funkcionalne grupe proteinski dio molekula enzima (joni teških metala, agensi za alkilaciju);
- kompetitivna inhibicija blokiranjem aktivnog centra enzima sa "pseudosupstancama", na primjer, inhibicija sukcinat dehidrogenaze malonskom i drugim dikarboksilnim kiselinama.
Odstupanja fizičko-hemijskih parametara unutrašnje sredine organizma : pH, temperatura, koncentracije elektrolita koje nastaju pri raznim bolestima i patološkim procesima također mogu značajno smanjiti aktivnost bioloških oksidacijskih enzima.
Kršenje sinteze enzima može nastati kod nedostatka specifičnih komponenti neophodnih za njihovo stvaranje: vitamina B1 (tiamin), B3 (PP, nikotinska kiselina) i drugih, kao i kod kaheksije različitog porekla i drugih patoloških stanja praćenih grubim poremećajima metabolizma proteina .
Dezintegracija bioloških membrana je jedan od najvažnijih faktora koji dovode do poremećaja iskorišćenja O 2. Takvo raspadanje može biti uzrokovano brojnim patogenim utjecajima koji uzrokuju oštećenje stanica: visoke i niske temperature, egzogeni otrovi i endogeni produkti poremećenog metabolizma, infektivni toksični agensi, prodorno zračenje, slobodni radikali itd. Oštećenje membrane često se javlja kao komplikacija hipoksije respiratornog, cirkulatornog ili hemičkog tipa. Gotovo svako ozbiljno stanje tijela sadrži element hipoksije tkiva ove vrste.
Hipoksija isključenja je jedinstvena varijanta hipoksije tkivnog tipa, koja se javlja uz izraženo smanjenje sprege oksidacije i fosforilacije inhalacionog lanca. U ovom slučaju, potrošnja 0 2 u tkivima obično raste, međutim, značajno povećanje udjela energije koja se raspršuje u obliku pretjerano generirane topline dovodi do energetske deprecijacije disanja tkiva i njegove relativne insuficijencije. Mnoge supstance egzo- i endogenog porekla imaju razdvojna svojstva: višak jona H4 i Ca24, slobodnih masnih kiselina, adrenalina, tiroksina i trijodtironina, kao i neke lekovite supstance (dikumarin, gramicidin itd.). mikrobnih toksina i drugih agenasa.
Involuciona hipoksija , koji se javlja tokom starenja organizma, u svojim mehanizmima je takođe u velikoj meri povezan sa procesima koji dovode do narušavanja efektivnog korišćenja kiseonika ćelijama. Ovi procesi uključuju: uništavanje mitohondrijalnih membrana i rupturu lanca transporta elektrona; povećanje intracelularnog bazena slobodnih masnih kiselina; umrežavanje makromolekula i njihova imobilizacija i niz drugih procesa.
Sastav gasova u krvi u tipičnim slučajevima tkivne hipoksije karakteriziraju normalni parametri kisika u arterijskoj krvi, značajno povećanje istih u venskoj krvi i, shodno tome, smanjenje arteriovenske razlike u kisiku (s hipoksijom razdvajanja, mogu se razviti drugi omjeri).
Preopterećenje hipoksije (“stres hipoksija”).
Ova vrsta hipoksije nastaje kada je aktivnost bilo kog organa ili tkiva preintenzivna, kada su funkcionalne rezerve transportnih i iskorišćenih sistema kiseonika i supstrata, čak i bez prisustva patoloških promena u njima, nedovoljne da zadovolje naglo povećanu potražnju. . Ovaj oblik hipoksije ima praktičan značaj uglavnom u odnosu na velika opterećenja mišićnih organa – skeletnih mišića i miokarda.
Kada postoji preveliko opterećenje srca, relativno koronarna insuficijencija, cirkulatorna hipoksija srca i sekundarna opća cirkulatorna hipoksija. Prekomjernim mišićnim radom, uz hipoksiju samih skeletnih mišića, nastaju kompetitivni odnosi u distribuciji krvotoka, što dovodi do ishemije drugih tkiva i razvoja raširene cirkulatorne hipoksije. Hipoksiju opterećenja karakteriše značajan „dug“ kiseonika, venska hipoksemija i hiperkapnija.
Tip supstrata hipoksije.
U velikoj većini slučajeva, hipoksija je povezana sa nedovoljnim transportom ili smanjenom upotrebom O2. U normalnim uslovima, rezerva bioloških oksidacionih supstrata u organizmu je prilično velika i neznatno premašuje rezerve O2. Međutim, u nekim slučajevima, uz normalnu dostavu O 2, normalno stanje membrana i enzimskih sistema, dolazi do primarnog nedostatka supstrata, što dovodi do narušavanja funkcionisanja svih međusobno povezanih karika biološke oksidacije. U gotovo većini slučajeva takva hipoksija je povezana s nedostatkom glukoze u stanicama. Dakle. prestanak dotoka glukoze u mozak u roku od 5-8 minuta (tj. otprilike u istom periodu kao i nakon prestanka isporuke O2) dovodi do smrti najosjetljivijih nervnih ćelija. Ugljikohidratno gladovanje tkiva ovisnih o insulinu javlja se u nekim oblicima dijabetes melitus i drugi poremećaji metabolizma ugljikohidrata. Sličan oblik hipoksije može se razviti i kod nedostatka nekih drugih supstrata (na primjer, masnih kiselina u miokardu, kod općeg jakog gladovanja itd.). Potrošnja kisika u ovom obliku hipoksije također je obično smanjena kao rezultat nedostatka oksidacijskih supstrata.
Mješoviti tip hipoksije.
Ova vrsta hipoksije se najčešće opaža i predstavlja kombinaciju dva ili više njenih glavnih tipova.
U nekim slučajevima sam hipoksični faktor negativno utječe na nekoliko dijelova transporta i iskorištavanja O2 (npr. barbiturati potiskuju oksidativne procese u stanicama i istovremeno depresiraju respiratorni centar, uzrokujući hipoventilaciju pluća; nitriti, uz stvaranje methemoglobin, mogu djelovati kao agensi za odvajanje i tako dalje.). Slična stanja nastaju kada više različitih hipoksičnih faktora djeluje na tijelo istovremeno.
Drugi uobičajeni mehanizam mješovitih oblika hipoksije povezan je s činjenicom da primarna hipoksija bilo koje vrste, dosegnuvši određeni stupanj, uzrokuje poremećaje u drugim organima i sustavima koji su uključeni u osiguravanje biološke oksidacije.
U svim takvim slučajevima javljaju se hipoksična stanja mješovitog tipa: krv i tkivo, tkivo i disanje itd. Primjeri uključuju traumatski i druge vrste šoka, komatozna stanja različitog porekla itd.
Karakteristike hipoksičnih stanja prema različitim kriterijumima
Prema kriteriju prevalencije, uobičajeno je razlikovati lokalnu i opću hipoksiju.
Lokalna hipoksija najčešće udruženi s lokalnim poremećajima cirkulacije u vidu ishemije, venske hiperemije i lokalne staze, tj. pripada cirkulacijskom tipu. U nekim slučajevima može doći do lokalnog oštećenja iskorištavanja kisika i supstrata kao posljedica lokalnog oštećenja staničnih membrana i supresije enzimske aktivnosti uzrokovane bilo kojim patološki proces(na primjer upala). Ostala područja sličnog tkiva ne doživljavaju hipoksiju. Međutim, u ovom slučaju, obično u području oštećenja, vaskularni sistem također pati u ovoj ili drugoj mjeri i stoga se opaža mješoviti oblik hipoksija: tkivna i cirkulatorna.
Opća hipoksija je složeniji koncept. Iz naziva proizilazi da ovaj oblik hipoksije nema precizne geometrijske granice i da je široko rasprostranjen.
Međutim, poznato je da otpor različitih organa i tkiva na hipoksiju nije isti i dosta snažno fluktuira. Neka tkiva (na primjer, kosti, hrskavica, tetive) su relativno neosjetljiva na hipoksiju i mogu održavati normalnu strukturu i održivost mnogo sati kada je opskrba kisikom potpuno prekinuta; prugasti mišići izdržavaju sličnu situaciju oko 2 sata; srčani mišić 20 - 30 min; bubrezi, jetra otprilike u istoj količini. Nervni sistem je najosjetljiviji na hipoksiju. Njegove različite sekcije odlikuju se i nejednakom osjetljivošću na hipoksiju, koja se smanjuje sljedećim redoslijedom: cerebralni korteks, mali mozak, talamus optički, hipokampus, produžena moždina, kičmena moždina, ganglije autonomnog nervnog sistema. Sa potpunim prestankom snabdevanja kiseonikom, znaci oštećenja u moždanoj kori otkrivaju se nakon 2,5-3 minuta, u produženoj moždini posle 10-15 minuta, u ganglijama simpatičkog nervnog sistema i neuronima crevnih pleksusa posle više od 1 sat Štaviše, što je veća funkcionalna aktivnost nervnih struktura, to su one osjetljivije na hipoksiju. Dakle, dijelovi mozga koji su u uzbuđenom stanju pate u većoj mjeri od neaktivnih.
Dakle, strogo govoreći, ne može doći do istinske opšte hipoksije tokom života organizma. U velikoj većini slučajeva, bez obzira na njenu težinu, različiti organi i tkiva su u različitim stanjima, a neki od njih ne doživljavaju hipoksiju. Međutim, s obzirom na izuzetan značaj mozga za život tijela, njegovu vrlo visoku potrebu za kisikom (do 20% ukupne potrošnje O2) i njegovu posebno izraženu osjetljivost na hipoksiju, generalno izgladnjivanje organizma kisikom često se poistovjećuje sa hipoksija mozga.
Na osnovu brzine razvoja, trajanja i težine hipoksije, još ne postoje precizni objektivni kriterijumi za njeno razgraničenje. Međutim, u svakodnevnoj kliničkoj praksi obično se razlikuju sljedeće vrste: fulminantna hipoksija, koji se razvija do ozbiljnog ili čak fatalnog stepena za nekoliko sekundi ili nekoliko desetina sekundi; akutna hipoksija - u roku od nekoliko minuta ili desetina minuta; subakutna hipoksija - nekoliko sati ili desetine sati; hronična hipoksija razvija se i traje nedeljama, mesecima i godinama.
Prema težini, hipoksična stanja se grade prema pojedinačnim kliničkim ili laboratorijskim znakovima koji karakteriziraju kršenje jednog ili drugog fiziološki sistem ili promjene u parametrima unutrašnjeg okruženja.
Zaštitno-prilagodljive reakcije tokom hipoksije
Hitna adaptacija.
Adaptivne reakcije usmjerene na prevenciju ili otklanjanje hipoksije i održavanje homeostaze javljaju se neposredno nakon početka izlaganja etiološkom faktoru ili ubrzo nakon njega. Ove reakcije se javljaju na svim nivoima tijela - od molekularnih do bihevioralnih i usko su povezane jedna s drugom.
Pod uticajem hipoksičnog faktora, osoba razvija specifične radnje ponašanja različite složenosti koje imaju za cilj izlazak iz hipoksičnog stanja (na primer, napuštanje zatvorenog prostora sa niskim sadržajem kiseonika, korišćenje uređaja za kiseonik, lekova, ograničavanje fizička aktivnost, traženje pomoći itd.). U jednostavnijem obliku, slične reakcije su uočene kod životinja.
Od primarnog značaja u hitnoj hitnoj adaptaciji organizma na hipoksiju je aktiviranje sistema za transport kiseonika.
Spoljni respiratorni sistem reaguje povećanjem alveolarne ventilacije usled produbljivanja i povećanja respiratornih ekskurzija i mobilizacije rezervnih alveola uz istovremeno adekvatno povećanje plućnog krvotoka. Kao rezultat toga, minutni volumen ventilacije i perfuzije može se povećati za 10-15 puta u poređenju sa mirnim normalnim stanjem.
Reakcije hemodinamskog sistema izražene su tahikardijom, povećanjem moždanog i srčanog minutnog volumena, povećanjem mase cirkulirajuće krvi zbog pražnjenja krvnih depoa, kao i preraspodjelom krvotoka u cilju preovlađujuće opskrbe krvlju. mozak, srce i naporni respiratorni mišići. Značajne su i regionalne vaskularne reakcije koje nastaju kao rezultat direktnog vazodilatatornog efekta produkata razgradnje ATP-a (ADP, AMP, adenozin), koji se prirodno akumuliraju u tkivima koja doživljavaju hipoksiju.
Adaptivne reakcije krvnog sistema prvenstveno su određene osobinama hemoglobina, koje se izražavaju u S-obliku krivulje međusobne tranzicije njegovih oksi- i deoksi oblika u zavisnosti od P O2 u krvnoj plazmi i okruženju tkiva, pH, P CO2 i neki drugi fizičko-hemijski faktori. Time se osigurava dovoljna zasićenost krvi kisikom u plućima čak i kod značajnog nedostatka i potpunijeg uklanjanja kisika u tkivima koja doživljavaju hipoksiju. Rezerve kiseonika u krvi su prilično velike (normalno, venska krv sadrži do 60% oksihemoglobina), a krv, prolazeći kroz kapilare tkiva, može da ispusti dodatne značajne količine kiseonika uz umereno smanjenje njegove frakcije rastvorene u tkivna tečnost. Povećanje kapaciteta krvi za kisik zbog povećanog ispiranja crvenih krvnih stanica iz koštane srži također može biti značajno.
Adaptivni mehanizmi na nivou sistema iskorišćenja kiseonika manifestuju se u ograničavanju funkcionalne aktivnosti organa i tkiva koji nisu direktno uključeni u obezbeđivanje biološke oksidacije, a samim tim i u povećanju njihove otpornosti na hipoksiju, kao i u povećanju sprege oksidacije i fosforilacije, i povećanje anaerobne sinteze ATP-a zbog aktivacije glikolize.
Opća nespecifična stresna reakcija koja se javlja tijekom hipoksije - "stres" - važna je za metaboličku podršku adaptivnih reakcija. Aktivacija simpatičko-nadbubrežnog sistema i korteksa nadbubrežne žlijezde doprinosi mobilizaciji energetskih supstrata - glukoze, masnih kiselina, stabilizaciji membrana lizosoma i drugih biomembrana, aktivaciji određenih enzima respiratornog lanca i drugim metaboličkim efektima adaptivne prirode. Međutim, treba imati na umu dualnost nekih komponenti odgovora na stres. Konkretno, značajan višak kateholamina može povećati potražnju tkiva za kisikom, pojačati peroksidaciju lipida, uzrokovati dodatna oštećenja biomembrana itd. S tim u vezi, adaptivni odgovor na stres tokom hipoksije zapravo može imati potpuno suprotan rezultat (kao što je često slučaj u patologiji).
Dugotrajna adaptacija.
Ponovljena hipoksija umjerenog intenziteta doprinosi formiranju stanja dugotrajne adaptacije organizma na hipoksiju, koje se zasniva na povećanju sposobnosti i optimizaciji funkcija sistema za transport i iskorištavanje kisika.
Stanje dugotrajne adaptacije na hipoksiju karakterizira niz metaboličkih, morfoloških i funkcionalnih karakteristika.
Metabolizam.
U adaptiranom organizmu smanjeni su bazalni metabolizam i potreba organizma za kiseonikom zbog njegove ekonomičnije i efikasnije upotrebe u tkivima. To može biti zbog povećanja broja mitohondrija i njihovih krista, povećanja aktivnosti nekih bioloških oksidacijskih enzima i povećanja snage i mobilizacije anaerobne sinteze ATP-a. Povećana aktivnost - zavisne i Ca 2+ -zavisne ATPaze doprinosi potpunijem iskorišćavanju ATP-a. U organima uključenim u adaptivne reakcije dolazi do selektivne aktivacije sinteze nukleinskih kiselina i proteina.
Respiratornog sistema.
Povećava se kapacitet grudnog koša i snaga respiratornih mišića, povećava se broj alveola i ukupna respiratorna površina u plućima, povećava se i broj kapilara, povećava se difuzioni kapacitet alveolokapilarnih membrana. Korelacija između plućne ventilacije i perfuzije postaje sve savršenija.
Kardiovaskularni sistem.
Obično se razvija umjerena hipertrofija miokarda, praćena povećanjem broja funkcionalnih kapilara po jedinici mase miokarda.U kardiomiocitima se povećava broj mitohondrija i sadržaj proteina koji osiguravaju transport supstrata; povećava se sadržaj mioglobina.
Krvni sistem.
U adaptiranom organizmu postoji trajni porast eritropoeze: sadržaj eritrocita u perifernoj krvi može porasti na 6-7 miliona po 1 μl, a sadržaj hemoglobina na 170-180 g/l ili više. Shodno tome, povećava se i kapacitet krvi za kiseonik. Stimulacija eritropoeze i sinteze hemoglobina je posljedica povećane proizvodnje eritropoetina u bubrezima pod utjecajem hipoksičnog signala, a moguće i u kasnijim fazama. i povećanje osjetljivosti hematopoeze koštane srži na djelovanje eritropoetina.
Nervni i endokrini sistemi.
Kod životinja i ljudi prilagođenih hipoksiji dolazi do povećane otpornosti neurona u višim dijelovima mozga i njihove povezanosti s nedostatkom kisika i energije, kao i hipertrofija ganglijskih neurona autonomnog nervnog sistema i povećanje gustine njihovi završeci u srcu i nekim drugim organima, snažniji i otporniji sistem na hipoksiju sintezu medijatora. U naučnoj literaturi postoje dokazi o povećanju broja receptora na ćelijskim membranama i, shodno tome, povećanju osjetljivosti na medijatore. Kao rezultat ovih adaptivnih mehanizama, osigurava se bolja i ekonomičnija regulacija organa i njegova stabilnost čak i pri teškoj hipoksiji.
Restrukturiranje slične prirode dešava se u endokrinoj regulaciji, posebno u hipofizno-nadbubrežnom sistemu.
Poremećaji u organizmu tokom hipoksije
Priroda, redoslijed i težina metaboličkih, funkcionalnih i strukturnih poremećaja tijekom hipoksije zavise od njenog tipa, etiološkog faktora, brzine razvoja, stepena, trajanja, svojstava organizma. Istovremeno, hipoksiju karakterizira određeni skup najznačajnijih simptoma koji se prirodno javljaju u njenim najrazličitijim varijantama. Zatim će se razmotriti najčešći poremećaji tipični za hipoksiju.
Metabolički poremećaji.
Najranije promjene nastaju u sferi energije i usko povezanog metabolizma ugljikohidrata. Izražavaju se u smanjenju sadržaja ATP-a u ćelijama uz istovremeno povećanje koncentracije njegovih produkata razgradnje - ADP, AMP, Ph n.
U nekim tkivima (posebno mozgu) još raniji znak hipoksije je smanjenje sadržaja kreatin fosfata. Tako, nakon potpunog prestanka opskrbe krvlju, moždano tkivo gubi oko 70% kreatin fosfata u roku od nekoliko sekundi, a nakon 40-45 s gotovo potpuno nestaje; nešto sporije, ali i za vrlo kratko vrijeme, sadržaj ATP se smanjuje. Aktivacija glikolize koja je posljedica ovih promjena dovodi do smanjenja sadržaja glikogena i povećanja koncentracije piruvata i laktata. Potonji proces je također olakšan sporim uključivanjem piruvata i laktata u daljnje transformacije u respiratornom lancu i teškoćama resinteze glikogena, koja se javlja uz potrošnju ATP-a. Višak mliječne i pirogrožđane kiseline dovodi do metaboličke acidoze.
Biosinteza nukleinskih kiselina i proteina usporava se uz povećanje njihove razgradnje, dolazi do negativnog balansa dušika i povećava se sadržaj amonijaka u tkivima.
Kod hipoksije se inhibira resinteza masti i povećava se njihova razgradnja, što rezultira hiperketonemijom, što pogoršava acidozu; Aceton, acetosirćetna i β-hidroksibutirna kiselina se izlučuju urinom.
Razmjena elektrolita i, prije svega, procesi aktivnog kretanja i distribucije jona na biološkim membranama su poremećeni; Posebno se povećava količina ekstracelularnog kalijuma. Poremećeni su procesi sinteze i enzimske destrukcije neurotransmitera, njihova interakcija sa receptorima i niz drugih energetski zavisnih metaboličkih procesa.
Javljaju se i sekundarni metabolički poremećaji povezani sa acidozom, elektrolitskim, hormonalnim i drugim promjenama karakterističnim za hipoksiju. Njegovim daljim produbljivanjem inhibira se i glikoliza, a intenziviraju se procesi uništavanja i dezintegracije makromolekula, bioloških membrana, ćelijskih organela i ćelija. Slobodno-radikalna oksidacija lipidnih komponenti, koja se očito javlja u vrijeme hipoksije bilo kojeg porijekla, od velike je važnosti za oštećenje membrana i povećanje njihove pasivne permeabilnosti. Količina slobodnih radikala može porasti za oko 50%.
Pojačavanje procesa slobodnih radikala tokom hipoksije zasniva se na nizu mehanizama: povećanje sadržaja supstrata peroksidacije lipida - neesterifikovane masne kiseline, nakupljanje kao rezultat stresne reakcije kateholamina koji imaju prooksidans. efekat, poremećeno korišćenje kiseonika u procesu enzimske oksidacije itd. Važno je istovremeno smanjenje aktivnosti nekih prirodnih antioksidansa, posebno superoksid dismutaze i glutation peroksidaze.
Većina metaboličkih i strukturnih poremećaja su reverzibilni u određenoj mjeri. Međutim, pri prelasku tačke reverzibilnosti nakon prestanka djelovanja hipoksičnog faktora, ne dolazi do obrnutog razvoja, već do progresije blisko povezanih metaboličkih i membransko-ćelijskih poremećaja, do nekroze i autolize stanica.
Poremećaji nervnog sistema.
Viša nervna aktivnost je prva koja trpi. Subjektivno već kod ranim fazama Hipoksija uzrokuje osjećaj nelagode, letargiju, težinu u glavi, tinitus i glavobolju. U nekim slučajevima subjektivni osjećaji počinju euforijom, koja podsjeća na intoksikaciju alkoholom i praćena smanjenjem sposobnosti adekvatne procjene okoline i gubitkom samokritičnosti. Poteškoće se javljaju u izvođenju složenih logičkih operacija i donošenju ispravnih odluka. U budućnosti, sposobnost obavljanja sve jednostavnijih zadataka, sve do onih najosnovnijih, progresivno je narušena. Kako se hipoksija dalje produbljuje, bolne senzacije se obično povećavaju i tupost. osjetljivost na bol, dolazi do poremećaja autonomnih funkcija.
Rani znak hipoksije je poremećaj motoričkih činova koji zahtijevaju preciznu koordinaciju, posebno promjene u rukopisu. S tim u vezi, takozvani test pisanja često se koristi u proučavanju hipoksičnih stanja, na primjer, u vazduhoplovnoj medicini. U završnoj fazi hipoksije dolazi do gubitka svijesti, potpune adinamije kojoj često prethode konvulzije, razvijaju se teški poremećaji bulbarnih funkcija, a smrt nastupa prestankom srčane aktivnosti i disanja.
Moderna reanimacija vam omogućava da obnovite vitalne funkcije tijela nakon 5 - 6 minuta ili više od kliničke smrti; međutim, više moždane funkcije mogu biti nepovratno narušene, što u takvim slučajevima određuje socijalnu inferiornost pojedinca i nameće određena deontološka ograničenja na primjerenost mjera reanimacije.
Poremećaji disanja.
U tipičnim slučajevima akutne rastuće hipoksije uočava se nekoliko uzastopnih faza promjena vanjskog disanja:
- faza aktivacije, izraženo u povećanju dubine i učestalosti respiratornih pokreta;
- stadijum dispneja, koji se manifestuje poremećajima ritma i neujednačenim amplitudama disajnih ekskurzija; često se u ovoj fazi opažaju takozvani patološki tipovi disanja;
- terminalna pauza u obliku privremenog prestanka disanja;
- terminalno (agonalno) disanje;
- potpuni prestanak disanja.
Poremećaji kardiovaskularnog sistema obično su u početku izraženi tahikardijom, koja se povećava paralelno sa slabljenjem kontraktilne aktivnosti srca i smanjenjem udarnog volumena do takozvanog pulsa niti. U drugim slučajevima, tahikardija se zamjenjuje oštrom bradikardijom („vagusni puls“), praćenom bljedilom lica, hladnoćom ekstremiteta, hladnim znojem i nesvjesticom. Često se primjećuju EKG promjene i razvijaju se poremećaji srčanog ritma, uključujući atrijalnu i ventrikularnu fibrilaciju. Krvni pritisak u početku ima tendenciju porasta, a zatim progresivno opada kao rezultat smanjenja minutnog volumena srca i tonusa vaskularnog zida, sve dok se ne razvije kolaps.
Od velikog značaja su i poremećaji mikrocirkulacije povezani sa hipoksičnom alteracijom najmanjih krvnih sudova, promenama u perivaskularnim prostorima i pogoršanjem reoloških svojstava krvi.
Funkcija bubrega prolazi kroz složene i dvosmislene promjene tijekom hipoksije - od poliurije do potpunog prestanka stvaranja urina. Također se mijenja i kvalitativni sastav urina. Ove promjene su povezane s poremećajima opće i lokalne hemodinamike, hormonskim djelovanjem na bubrege, promjenama acidobazne i elektrolitne ravnoteže i drugim metaboličkim poremećajima. Sa značajnom hipoksičnom promjenom bubrega razvija se insuficijencija njihove funkcije sve do uremije.
Poremećaji u probavnom sistemu karakteriziraju gubitak apetita, slabljenje sekretorne funkcije svih probavnih žlijezda i motorna funkcija probavni trakt.
Gore navedeni poremećaji fizioloških funkcija karakteristični su uglavnom za akutne i subakutne oblike hipoksije. Kod takozvane fulminantne hipoksije, koja se javlja npr. pri udisanju raznih gasova (dušik, metan, helijum), u potpunom odsustvu kiseonika, udisanju visokih koncentracija cijanovodonične kiseline, fibrilaciji ili srčanom zastoju, večina Nema opisanih promjena, vrlo brzo dolazi do gubitka svijesti i prestanka vitalnih funkcija. važne funkcije tijelo.
Hipoksija može uticati na stanje imunološkog sistema. Hipoksija, umjerene težine i trajanja, praktički ne mijenja proces imunogeneze ili ga blago aktivira.
Dakle, otpornost na infekciju pri niskim razinama razrjeđivanja zraka može se čak povećati.
Akutna i teška hipoksija potiskuje imunološku reaktivnost organizma. Istovremeno se smanjuje sadržaj imunoglobulina, inhibira se proizvodnja antitijela i sposobnost limfocita da se transformiraju u blastne forme, oslabljena je funkcionalna aktivnost T-limfocita, fagocitna aktivnost neutrofila i makrofaga. Smanjuje se i niz pokazatelja nespecifične rezistencije: lizozim, komplement, β-lizini. Kao rezultat toga, otpornost na mnoge infektivne agense slabi.
Smanjenje imuniteta na strane antigene u hipoksičnim uvjetima može biti praćeno povećanim stvaranjem autoantitijela protiv različitih organa i tkiva koja su pretrpjela hipoksičnu promjenu. Također je moguće poremetiti barijere koje inače pružaju prirodnu imunološku toleranciju uz naknadno oštećenje odgovarajućih organa i tkiva (testisi, štitna žlijezda itd.).
Neki principi prevencije i terapije hipoksičnih stanja
Prevencija i liječenje hipoksije ovisi o uzroku koji ju je izazvao i treba biti usmjeren na njeno uklanjanje ili slabljenje. Kao opće mjere, potpomognuto ili umjetno disanje, kisik pri normalnom ili visokom tlaku, elektropulznu terapiju srčana disfunkcija, transfuzija krvi, farmakološka sredstva. U posljednje vrijeme sve su rasprostranjeni takozvani antioksidansi - agensi usmjereni na suzbijanje slobodnih radikala oksidacije membranskih lipida, koja ima značajnu ulogu u hipoksičnom oštećenju tkiva, te antihipoksanti koji imaju direktan povoljan učinak na procese biološke oksidacije.
Otpornost na hipoksiju može se povećati posebnom obukom za rad na velikim visinama, u skučenim prostorima i drugim posebnim uslovima.
Trenutno su dobiveni podaci o izgledima za korištenje za prevenciju i liječenje različitih bolesti koje sadrže hipoksičnu komponentu, trening s doziranom hipoksijom prema određenim shemama i razvoj dugotrajne adaptacije na to.
Kontrolna pitanja
- Šta je hipoksija?
- Kako se hipoksija klasificira prema uzroku i mehanizmu razvoja, brzini razvoja, prevalenci?
- Navedite razloge za razvoj egzogene hipoksije.
- Koji su razlozi za razvoj hemičke hipoksije?
- Navedite uzroke respiratorne hipoksije.
- Šta uzrokuje cirkulatornu hipoksiju?
- Navedite uzroke citotoksične hipoksije.
- Koje hitne mehanizme za kompenzaciju hipoksije znate?
- Koje dugoročne mehanizme kompenzacije hipoksije poznajete?