Unutrašnja sredina čovjeka i viših životinja u prirodnim uvjetima sadrži kisik, ugljični dioksid, dušik i zanemarljivu količinu inertnih plinova. Fiziološki značajni su O 2 i CO 2 koji se nalaze u organizmu u rastvorenom i biohemijski vezanom stanju. Upravo ta dva gasa određuju gasnu homeostazu organizma. Sadržaj O 2 i CO 2 su najvažniji regulisani parametri gasnog sastava unutrašnje sredine.
Konstantnost sastava gasa sama po sebi ne bi imala nikakvog značaja za organizam da ne obezbeđuje promenljive potrebe ćelija za isporukom O 2 i uklanjanjem CO 2. Organizmu nije potreban konstantan gasni sastav krvi, likvora, intersticijalne tečnosti, već da bi se obezbedilo normalno disanje tkiva u svim ćelijama i organima. Ova pozicija vrijedi za svaki homeostatski mehanizam i homeostazu tijela u cjelini.
O 2 ulazi u tijelo iz zraka, CO 2 nastaje u stanicama u tijelu kao rezultat biološke oksidacije (većina je u Krebsovom ciklusu) i oslobađa se kroz pluća u atmosferu. Ovo suprotno kretanje gasova prolazi kroz različite sredine tela. Njihov sadržaj u ćelijama određen je, prije svega, intenzitetom oksidativnih procesa. Nivo aktivnosti različitih organa i tkiva u procesu adaptivne aktivnosti stalno se mijenja. U skladu s tim, u stanicama se javljaju lokalne promjene u koncentraciji O 2 i CO 2. Tokom posebno intenzivne aktivnosti, kada stvarna isporuka O 2 ćelijama zaostaje za potražnjom za kiseonikom, može doći do duga za kiseonik.
16.1.1. Mehanizmi za regulaciju sastava gasa
16.1.1.1. Lokalni mehanizam
Zasnovano na homeostatskim svojstvima hemoglobina. One se provode, prvo, zbog prisustva alosteričnih interakcija O 2 sa proteinskim podjedinicama molekule hemoglobina, i drugo, zbog prisustva mioglobina u mišićima (Sl. 33).
Kriva zasićenja hemoglobina kiseonikom u obliku slova S obezbeđuje brzo povećanje disocijacije (raspada) kompleksa HbO 2 kako pritisak O 2 pada od srca do tkiva. Povećanje temperature i acidoza ubrzavaju razgradnju HbO 2 kompleksa, tj. O 2 ide u tkivo. Smanjenje temperature (hipotermija) čini ovaj kompleks stabilnijim i teže je da O 2 pobjegne u tkiva (jedan od mogućih uzroka hipoksije tokom hipotermije).
Srčani mišić i skeletni mišić imaju još jedan "lokalni" homeostatski mehanizam. U trenutku kontrakcije mišića krv se istiskuje iz žila, zbog čega O2 nema vremena da difundira iz žila u miofibrile. Ovaj nepovoljan faktor u velikoj mjeri nadoknađuje mioglobin sadržan u miofibrilima, koji skladišti O2 direktno u tkivima. Afinitet mioglobina za O2 veći je od hemoglobina. Na primjer, mioglobin je zasićen O 2 za 95% čak i iz kapilarne krvi, dok se za hemoglobin pri ovim vrijednostima pO 2 već razvija izražena disocijacija. Uz to, uz daljnje smanjenje pO 2, mioglobin će vrlo brzo napustiti gotovo sav uskladišteni O 2. Dakle, mioglobin djeluje kao prigušivač oštre promjene dovod kiseonika u mišiće koji rade.
Međutim, lokalni mehanizmi homeostaze gasa nisu sposobni za bilo kakvu dugotrajnu samostalnu aktivnost i mogu obavljati svoje funkcije samo na osnovu opštih mehanizama homeostaze. Krv je ta koja služi kao univerzalni medij iz kojeg stanice crpe O2 i gdje oslobađaju konačni produkt oksidativnog metabolizma – CO2.
Shodno tome, tijelo ima raznolike i moćne sisteme homeostatske regulacije koji osiguravaju da se fiziološke granice fluktuacija parametara plinova u krvi održavaju u granicama normale i da se ovi pokazatelji nakon privremenog odstupanja pod utjecajem patoloških utjecaja vrate u fiziološke granice.
16.1.1.2. Opšti mehanizam za regulaciju sastava gasova u krvi
Strukturni temelji.
- U konačnici, ključni mehanizam je vanjsko disanje, koje regulira respiratorni centar.
- Još jedna ključna strukturna točka je uloga membrana u homeostaza gasova. Na nivou alveolarnih membrana odvijaju se početni i završni procesi razmene gasova između tela i spoljašnje sredine, omogućavajući funkcionisanje svih ostalih delova homeostaze gasa.
U mirovanju tijelo prima oko 200 ml O 2 u minuti i otprilike isto toliko CO 2 se oslobađa. U uslovima intenzivne aktivnosti (na primjer, kada se nadoknađuje gubitak krvi), količina ulaznog O 2 i oslobođenog CO 2 može se povećati 10-15 puta, tj. Sistem vanjskog disanja ima ogromnu potencijalnu rezervu, koja je odlučujuća komponenta njegove homeostatske funkcije.
16.1.1.3. Regulacija minutnog volumena disanja
Najvažniji regulirani proces od kojeg ovisi konstantnost sastava alveolarnog zraka je minutni volumen disanja (MVR), određen ekskurzijom grudnog koša i dijafragme.
MOR=respiratorna frekvencija x (dišni volumen - volumen mrtvog prostora u dušniku i velikim bronhima). Približno normalno MOD = 16 x (500 ml - 140 ml) = 6 l.
Priroda i intenzitet respiratornih pokreta zavise od aktivnosti glavne kontrolne jedinice sistema za regulaciju spoljašnjeg disanja - respiratornog centra. IN normalnim uslovima CO 2 i O 2 su daleko dominantni kriterijumi u sistemu regulacije disanja. Različite vrste „negasnih“ uticaja (temperatura, bol, emocije) mogu se izvršiti pod uslovom da se održava regulatorni uticaj CO 2 i O 2 (Sl. 34).
16.1.1.4. Regulacija CO 2
Najvažniji regulator spoljašnjeg disanja i nosilac specifičnog stimulativnog dejstva na respiratorni centar je CO 2 . Stoga je regulacija CO 2 povezana s njegovim direktnim djelovanjem na respiratorni centar.
Pored direktnog dejstva na centar produžene moždine (1), nesumnjivo je i ekscitacija respiratornog centra pod uticajem impulsa sa perifernih receptora sino-karotidne (2a) i kardio-aortalmološke zone (2b). ), pobuđen CO 2.
16.1.1.5. Uredba O 2
Pretežno dolazi do refleksne ekscitacije respiratornog centra od kemoreceptora sino-karotidne zone sa smanjenjem pO 2 u krvi. Izuzetno visoka osjetljivost receptora ovih struktura na O 2 objašnjava se velikom stopom oksidativnih procesa. Glomerularno tkivo troši 1 ml O 2 /min po gramu suvog tkiva, što je nekoliko puta više od iste vrijednosti za moždano tkivo.
16.2. Patologija disanja
Bilo kakvi poremećaji u krvi pO 2 i pCO 2 dovode do promjene aktivnosti respiratornog centra, regulacije mehanizma koji osigurava homeostazu plina.
16.2.1. Poremećaji homeostaze gasova
Promjene u sadržaju pO 2 i pCO 2 uzrokovane su: 16.2.1.1. Zbog poremećaja vanjskog disajnog aparata (osiguranje zasićenja usjeva kisikom i uklanjanje CO 2). Primjeri mogu biti: nakupljanje eksudata u plućima, bolest respiratornih mišića, "adenoidna maska" kod djece, difterit i lažni sapi. 16.2.1.2. Zbog poremećaja unutrašnjeg disajnog aparata (transport i upotreba O 2, CO 2). Uzroci i patogeneza ovih patoloških stanja prilično su dobro opisani u udžbeniku patofiziologije A.D. Ado i koautori, I.H. Zaiko i koautori, pa ćemo se detaljnije zadržati na posljedicama poremećaja kako u vanjskom tako iu unutrašnjem. aparat za disanje - gladovanje kiseonikom, tj. hipoksija. 16.2.1.3. Dakle, gladovanje tkiva kiseonikom (hipoksija) je stanje koje nastaje kada je poremećena isporuka ili potrošnja O2. Ekstremni izraz hipoksije je anoksija (nedostatak O2 u krvi i tkivima).
16.2.1.4. Klasifikacija hipoksije
Da biste svjesno riješili ovaj problem za sebe, trebali biste zapamtiti da je glavni uvjet za neravnotežu kao znak života opskrba energijom. Kiseonik koji udišemo potreban je za oksidativne procese, od kojih je glavni stvaranje ATP-a u respiratornom lancu. Uloga kiseonika u njemu je da ukloni elektrone iz poslednjeg lanca citokroma, tj. biti akceptor. U činu fosforilacije povezanog s ovim procesom, ATP se pojavljuje u mitohondrijima aeroba.
Trenutno postoji 5 patogenetskih tipova hipoksije. Lako ih je zapamtiti praćenjem puta kiseonika od atmosfere do respiratornog lanca (slika 35).
- Prvi blok opskrbe kisikom rezultat je smanjenja kisika u udahnutom zraku. Ovu vrstu hipoksije aktivno je proučavao istaknuti ruski patofiziolog N.N. Sirotinin, podižući se u tlačnoj komori na visinu od oko 8500 m. Osjetio je cijanozu, znojenje, trzanje udova i gubitak svijesti. Otkrio je da je gubitak svijesti najpouzdaniji kriterij za utvrđivanje visinske bolesti.
- 2. blok - javlja se tokom bolesti eksterni uređaj disanja (bolesti pluća i respiratornog centra), pa se naziva respiratorna hipoksija.
- 3. blok - javlja se kod oboljenja kardiovaskularnog sistema, što otežava transport kiseonika i naziva se kardiovaskularna (cirkulatorna) hipoksija.
- 4. blok - javlja se kod bilo kakvog oštećenja sistema za transport kiseonika u krvi - crvenih krvnih zrnaca - i naziva se krvna (hemička) hipoksija. Sva četiri tipa bloka dovode do hipoksemije (smanjenje pO 2 u krvi).
- 5. blok - javlja se kada je respiratorni lanac oštećen, na primjer, arsenom, cijanidima bez pojave hipoksemije.
- 6. blok - mješovita hipoksija (na primjer, s hipovolemijskim šokom).
16.2.1.5. Akutna i kronična hipoksija
Sve vrste hipoksije, zauzvrat, dijele se na akutne i kronične. Akutne se javljaju izuzetno brzo (na primjer, kod 3. bloka - veliki gubitak krvi, kod 4. - trovanje CO, kod 5. - trovanje cijanidom).
Potpuni nedostatak kisika - anoksija - javlja se u stanju gušenja, tzv. asfiksija. U pedijatriji je poznata asfiksija novorođenčeta. Uzrok je depresija respiratornog centra ili aspiracija amnionska tečnost. U stomatologiji je moguća asfiksija u slučaju povreda i oboljenja maksilofacijalne predjele i može biti aspiracijske prirode (protok krvi, sluzi, povraćanja u respiratorno stablo), opstruktivne (začepljenje bronha, dušnika stranim tijelima, fragmentima kosti, zubi), dislokacija (pomicanje oštećenih tkiva).
Posljedica asfiksije je odumiranje najosjetljivijih tkiva. Od svih funkcionalnih sistema, kora velikog mozga je najosjetljivija na efekte hipoksije. Razlozi visoke osjetljivosti: korteks formiraju uglavnom tijela neurona bogata Nisslovim tijelima - ribosomima, na kojima se biosinteza proteina odvija izuzetnim intenzitetom (sjetite se procesa dugotrajnog pamćenja, aksonalnog transporta). Budući da je ovaj proces izuzetno energetski intenzivan, zahtijeva značajne količine ATP-a, a ne čudi što je potrošnja kisika i osjetljivost na nedostatak kisika u korteksu velikog mozga izuzetno visoka.
Druga karakteristika korteksa je uglavnom aerobni put proizvodnje ATP-a. Glikoliza, put za stvaranje ATP-a bez kiseonika, izuzetno je slabo izražen u korteksu i nije u stanju da nadoknadi nedostatak ATP-a u uslovima hipoksije.
16.2.1.6. Potpuno i nepotpuno gašenje moždane kore tokom akutna hipoksija
Kod hipoksije moguća je nepotpuna lokalna smrt kortikalnih neurona ili potpuno gašenje moždane kore. Potpuno se javlja u kliničkim uslovima kada srce stane duže od 5 minuta. Na primjer, tokom hirurških zahvata, mjere reanimacije u stanju kliničke smrti. U tom slučaju pojedinac nepovratno gubi sposobnost povezivanja ponašanja sa zakonima društva, tj. gubi se društvena determiniranost (gubitak sposobnosti prilagođavanja uvjetima okoline, nevoljno mokrenje i defekacija, gubitak govora, itd.). Nakon nekog vremena takvi pacijenti umiru. Dakle, potpuno gašenje moždane kore je praćeno nepovratnim gubitkom uvjetnih refleksa kod životinja i društvenih, komunikacijskih funkcija kod ljudi.
Kada je moždana kora djelomično isključena, na primjer, kao rezultat lokalne hipoksije tokom vaskularne tromboze ili cerebralne hemoragije, funkcija kortikalnog analizatora na mjestu anoksije se gubi, ali, za razliku od potpunog gašenja, u u ovom slučaju moguće je vratiti izgubljenu funkciju pomoću perifernog dijela analizatora.
16.2.1.7. Hronična hipoksija
Kronična hipoksija nastaje kada je osoba dugo izložena niskom atmosferskom tlaku i, shodno tome, nedostatku potrošnje kisika, kada je poremećena respiratorna i kardiovaskularna aktivnost. Simptomi kronične hipoksije nastaju zbog niske stope biokemijskih i fizioloških procesa zbog poremećenog stvaranja makroerg ATP-a. Nedostatak ATP-a je u osnovi razvoja simptoma kronične hipoksije. U stomatologiji bi primjer bio razvoj parodontalne bolesti s mikroangiopatijom.
16.2.1.8. Ćelijski mehanizmi patoloških efekata hipoksije
Na osnovu pregledanog materijala, možemo izvući prvi zaključak: hipoksiju bilo koje etiologije prati nedostatak ATP-a. Patogenetska karika je nedostatak kisika, koji uklanja elektrone iz respiratornog lanca.
U početku, tokom hipoksije, elektroni obnavljaju sve citokrome respiratornog lanca i ATP prestaje da se stvara. U tom slučaju dolazi do kompenzacijskog prekidača metabolizam ugljikohidrata za anaerobnu oksidaciju. Nedostatak ATP-a uklanja njegov inhibitorni učinak na fosfofruktokinazu, enzim koji pokreće glikolizu, a lipoliza i glukoneogeneza iz piruvata, formiranog od aminokiselina, su pojačane. Ali ovo je manje efikasan način proizvodnje ATP-a. Osim toga, kao rezultat nepotpune oksidacije glukoze duž ovog puta, nastaje mliječna kiselina - laktat. Akumulacija laktata dovodi do intracelularne acidoze.
Otuda i drugi temeljni zaključak: hipoksiju bilo koje etiologije prati acidoza. Čitav dalji tok događaja koji dovode do smrti ćelije povezan je sa trećim faktorom – oštećenjem biomembrana. Razmotrimo ovo detaljnije na primjeru mitohondrijalnih membrana.
Hipoksija tkiva i oštećenje biomembrana (BM)
Hipoksija tkiva je u određenoj mjeri normalno stanje za tkivo koje intenzivno funkcioniše. Međutim, ako hipoksija traje nekoliko desetina minuta, uzrokuje oštećenje stanica koje je samo reverzibilno ranim fazama. Priroda tačke "nepovratnosti" - problem opšte patologije - leži na nivou ćelijskih biomembrana.
Glavni stadijumi oštećenja ćelija
- Nedostatak ATP-a i akumulacija Ca 2+. Početni period hipoksije prvenstveno dovodi do oštećenja „energetskih mašina“ ćelije – mitohondrija (MX). Smanjena dostupnost kiseonika dovodi do smanjene proizvodnje ATP-a u respiratornom lancu. Važna posljedica nedostatka ATP-a je nemogućnost takvog MX-a da akumulira Ca 2+ (ispumpava iz citoplazme)
- Akumulacija Ca 2+ i aktivacija fosfolipaza. Ono što je bitno za naš problem je da Ca 2+ aktivira fosfolipaze, koje izazivaju hidrolizu fosfolipidnog sloja. Membrane su stalno izložene potencijalnim razlikama: od 70 mV na plazma membrani do 200 mV na MX. Samo vrlo izdržljiv izolator može izdržati takvu potencijalnu razliku. Fosfolipidni sloj biomembrana (BM) je prirodni izolator.
- Aktivacija fosfolipaza - defekti u BM - električni kvar. Čak i mali defekti u takvom izolatoru će uzrokovati pojavu električnog sloma (brzo povećanje električne struje kroz membrane, što dovodi do njihovog mehaničkog uništenja). Fosfolipaze, uništavajući fosfolipide, uzrokuju takve defekte. Važno je da se BM može probiti strujni udar pod uticajem potencijala koji generiše sam BM ili električne struje primenjene izvana.
- Električni slom je kršenje barijerne funkcije biomembrane. BM postaju propusni za jone. Za MX, to je K+, kojeg ima u izobilju u citoplazmi. Za plazma membranu, to je natrijum u ekstracelularnom prostoru.
Zaključak: joni kalija i natrijuma prelaze u MX ili ćeliju, što rezultira povećanim osmotskim pritiskom. Iza njih će „šikljati” mlazovi vode, što će dovesti do oticanja MX-a i oticanja ćelije. Takav natečeni MX ne može proizvesti ATP i ćelije umiru.
Zaključak. Hipoksiju bilo koje etiologije prati trijada: nedostatak ATP-a, acidoza i oštećenje biomembrana. Stoga bi terapija hipoksičnih stanja trebala uključivati inhibitore fosfolipaze, na primjer vitamin E.
16.2.1.9. Homeostatski mehanizmi tokom hipoksije
Oni se zasnivaju na homeostatskim mehanizmima o kojima smo gore govorili za održavanje sastava gasova u krvi. Vratimo se na sl. 35.
- Reakcija aparata za vanjsko disanje manifestira se u obliku kratkog daha. Dispneja je promjena ritma i dubine disanja tokom hipoksije. U zavisnosti od trajanja udisaja i izdisaja razlikuju se ekspiratorna i inspiratorna dispneja.
Ekspiratorni - karakterizira produženje faze izdisaja zbog nedovoljne elastične čvrstoće plućnog tkiva. Normalno, aktivacija izdisaja dolazi zbog ovih sila. Kada se otpor protoku zraka poveća zbog spazma bronhiola, elastična sila pluća je nedovoljna i interkostalni mišići i dijafragma se uključuju.
Inspiratorno - karakterizira produženje faze udisanja. Primjer bi bilo stenotično disanje zbog suženja lumena dušnika i gornjih disajnih puteva zbog edema larinksa, difterije i stranih tijela.
Ali dopušteno je postaviti pitanje: da li je svaki nedostatak daha kompenzacijski? Podsjetimo da je jedan od pokazatelja efikasnosti disanja MOD. Formula za njegovu definiciju uključuje koncept “zapremina mrtvog prostora” (vidjeti 16.1.1.3.). Ako je kratkoća daha česta i površna (tahipneja), to će dovesti do smanjenja disajnog volumena uz zadržavanje volumena mrtvog prostora, a rezultat plitkog disanja bit će kretanje zraka poput klatna u mrtvom prostoru. U ovom slučaju tahipneja uopće nije kompenzacija. Takvim se može smatrati samo često i duboko disanje.
- Drugi homeostatski mehanizam je povećanje transporta kiseonika, moguće povećanjem brzine protoka krvi, tj. bjelji od čestih i snažnih kontrakcija srca. Približno normalan srčani minutni volumen (MCV) jednak je udarnom volumenu pomnoženom sa pulsom, tj. MOS = 100 x 60 = 6 l. Za tahikardiju, MVR = 100 x 100 = 10 l. Ali u slučaju stalne hipoksije, koja dovodi do nedostatka energije, koliko dugo će ovaj kompenzacijski mehanizam moći raditi? Ne, uprkos prilično moćnom sistemu glikolize u miokardu.
- Treći homeostatski mehanizam je pojačana eritropoeza, što dovodi do povećanja sadržaja Hb u krvi i povećanog transporta kisika. Kod akutne hipoksije (gubitak krvi) povećava se broj crvenih krvnih zrnaca zbog njihovog oslobađanja iz depoa. U slučaju hronične hipoksije (boravak u planinama, dugotrajna oboljenja kardiovaskularnog sistema) povećava se koncentracija eritropoetina i povećava hematopoetska funkcija koštane srži. Stoga, penjači prolaze kroz period aklimatizacije prije osvajanja planinskih vrhova. N.N. Sirotinin se nakon stimulacije hematopoeze (sok od limuna + 200 g šećernog sirupa + askorbinska kiselina) „podignuo“ u tlačnoj komori na visinu od 9750 m.
Još jedan zanimljiv primjer raznolikosti fenotipskih adaptacija organizma na nepovoljne uvjete okoline dao je domaći naučnik Chizhevsky. Zanimalo ga je zašto planinske ovce imaju tako snažne (do 7 kg) rogove, koje je prilično teško nositi visoko u planinama. Ranije se pretpostavljalo da ovnovi koriste svoje rogove da apsorbuju udar tla prilikom preskakanja ponora. Chizhevsky je otkrio da se dodatni rezervoari za koštanu srž nalaze u rogovima ovnova.
- Ako su svi prethodni homeostatski mehanizmi bili usmjereni na isporuku kisika, onda je posljednji, 4. mehanizam - na nivou tkiva, usmjeren direktno na eliminaciju nedostatka ATP-a. Uključivanje kompenzacijskih mehanizama (enzimi lipolize, glikolize, transaminacije, glukoneogeneze) u ovom slučaju je posljedica utjecaja višeg nivoa regulacije hematopoeze - endokrinog sistema. Hipoksija je nespecifični stresor na koji tijelo reagira stimulacijom SAS-a i stresnog odgovora hipotalamus-hipofizno-nadbubrežnog korteksa, koji uključuje dodatne puteve opskrbe energijom: lipolizu, glukoneogenezu.
PATOFIZIOLOGIJA HIPOKSIJE
Hipoksija je tipičan patološki proces karakteriziran smanjenjem napetosti kisika u tkivima ispod 20 mmHg. Patofiziološka osnova hipoksije je apsolutni ili relativni nedostatak biološke oksidacije.
Klasifikacija hipoksije
1. Hipoksična hipoksija
2. Cirkulatorna hipoksija
3. Hemička hipoksija
4. Hipoksija tkiva
5. Mješovita hipoksija
Hipoksična hipoksija
Postoje 3 oblika: 1. Egzogena (hipobarična) hipoksija Povezana je sa smanjenjem parcijalnog pritiska kiseonika u atmosferi (planinska, visinska bolest, svemir...Cirkulatorna hipoksija
Postoje 3 oblika: 1. Ishemijski oblik hipoksije - nastaje kada se smanji volumetrijski protok krvi... 2. Kongestivni oblik hipoksije - nastaje kada venska stagnacija, usporava protok krvi. Može biti lokalno (ako…Hemička hipoksija
Hemička hipoksija nastaje kada postoje kvantitativne i kvalitativne promjene hemoglobina u krvi. U slučaju gubitka krvi, anemije, sadržaja hemoglobina u... Kvalitativne promjene hemoglobina povezane su sa njegovom inaktivacijom. U slučaju trovanja... Hemička hipoksija može nastati kada je poremećena disocijacija oksihemoglobina.Hipoksija tkiva
Hipoksija tkiva nastaje kao rezultat poremećene mitohondrijalne i mikrosomalne oksidacije. Nedovoljno snabdevanje ćelije kiseonikom dovodi do... Mitohondrijalna oksidacija je povezana sa transportom elektrona u respiratornom...Pomaknuti oblik hipoksije
INDIKATORI VRSTA HIPOKSIJE RESPIRATORNA CIRKULARNA ANEMIJA HISTOTOKSIČNA ... PATOFIZIOLOGIJA KISELO-BAZNE RAVNOTEŽEKlasifikacija kršenja PPOV
kompenzirano
KISELINE, subkompenzirana ALKALOZA
nekompenzirano
ne-gas
Prema svom poreklu, acidoza i alkaloza su gasovite (respiratorne) i negasne (metaboličke). Acidoze i alkaloze mogu biti kompenzirane, subkompenzirane i nekompenzirane.
Kompenzirani oblici su povezani sa očuvanjem vitalne aktivnosti ćelije, dok nekompenzovani oblici uzrokuju poremećaj funkcije ćelije. Pokazatelj kompenzacije je pH vrijednost arterijske krvi. Normalni pH = 7,4 ± 0,05. Ako se pH vrijednost smanji na 7,24 ili poveća na 7,56 (fluktuacije su ± 0,16), onda možemo govoriti o razvoju subkompenziranih oblika. Ako ova vrijednost prelazi ± 0,16, to ukazuje na razvoj nekompenziranih oblika acidoze ili alkaloze.
Uz plinovite i negasne oblike acidoze i alkaloze, nalaze se mješoviti oblici. Na primjer, gasna acidoza i negasna alkaloza, negasna acidoza i plinska alkaloza.
Patofiziološki pokazatelji KBS
Stanje acidobazne ravnoteže i njeni poremećaji ocjenjuju se određenim pokazateljima. Određuju se u arterijskoj krvi i urinu. 1. rN = 7,35±0,05 2. Tenzija CO2 u arterijskoj krvi = 40 mm Hg.Patofiziološki mehanizmi razvoja acidoze i alkaloze
1. Faza zaštitno-kompenzacijskih reakcija
2. Stadij patoloških promjena
Faza zaštitno-kompenzacijskih reakcija
Ova faza uključuje sljedeće mehanizme: 1. Mehanizmi metaboličke kompenzacijeMehanizmi kompenzacije bafera
1. Hidrokarbonatni pufer: N2 SO3 / NaNSO3 = 1/20 Ovaj puferski sistem se nalazi u krvnoj plazmi i uključen je u kompenzaciju... 2. Fosfatni pufer: NaN2 SO4 / Na2NSO4 = 1/4.Mehanizmi ekskretorne kompenzacije
Ovi mehanizmi uključuju unutrašnje organe: pluća, bubrege, gastrointestinalni trakt, jetru. Pluća. Pluća izlučuju hlapljiva kisela jedinjenja u obliku CO2. Normalno po danu...Stadij patoloških promjena
U ovoj fazi poremećaji acido-bazne ravnoteže se manifestuju u obliku acidoze i alkaloze. Analizirajmo kompenzirane oblike osnovne disfunkcije i prirodu promjena u glavnim pokazateljima.
Gasna (respiratorna) acidoza
Liječenje: otklanjanje uzroka koji je izazvao gasnu acidozu, obnavljanje izmjene plinova, upotreba bronhodilatatora.Negasna (metabolička) acidoza
Razvoj negasne acidoze povezan je s prekomjernim stvaranjem neisparljivih kiselina u tijelu i nakupljanjem H+ jona. Uzroci: hipoksija, šećer... Kompenzacija metaboličke acidoze: aktiviraju se procesi kisele detoksikacije... Liječenje: otklanjanje uzroka koji je izazvao acidozu, transfuzija alkalnih otopina.Gasna (respiratorna) alkaloza
Ovaj BOR poremećaj karakteriše prekomerno uklanjanje CO2 iz organizma. Uzroci: visinska i planinska bolest, anemija, pretjerana umjetnost... Liječenje: otklanjanje uzroka koji je izazvao alkalozu. Udisanje karbogena (5% CO2 +...Negasna (metabolička) alkaloza
Metaboličku alkalozu karakterizira apsolutna ili relativna akumulacija alkalnih valencija u tijelu. To se može uočiti kod... Kod metaboličke alkaloze aktiviraju se kompenzacijski mehanizmi jonske izmjene:... Liječenje: eliminacija uzroka koji je izazvao alkalozu. Infuzija slabih kiselih rastvora, obnavljanje puferskog kapaciteta...Šta ćemo sa primljenim materijalom:
Ako vam je ovaj materijal bio koristan, možete ga spremiti na svoju stranicu na društvenim mrežama:
Transkript
1 MINISTARSTVO ZDRAVLJA REPUBLIKE BELORUSIJE OBRAZOVNA USTANOVA „GOMELSKI DRŽAVNI MEDICINSKI UNIVERZITET“ Odeljenje patološka fiziologija 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 Spisak simbola... 4 Tema 1. HIPOKSIJA... 6 Pojam i principi klasifikacije hipoksije... 7 Etiologija i patogeneza egzogenih tipova hipoksije... 9 Etiologija i patogeneza endogenih tipova hipoksije Rezistencija organa i tkiva do hipoksije Manifestacije disfunkcije organa i tkiva tokom hipoksije Hitne i dugotrajne reakcije adaptacije i kompenzacije tokom hipoksije Uloga u patologiji i terapijskom dejstvu hiperoksije Osnove dijagnostike hipoksičnih stanja Principi otklanjanja i prevencije hipoksije Zadaci za samostalan rad Situacioni zadaci Testni zadaci Literatura Tema 2. EKSTERNO DISANJE Patofiziologija spoljašnjeg disanja Poremećaj alveolarne ventilacije Poremećaj plućnog krvotoka Poremećaj ventilaciono-perfuzionih odnosa Poremećaj alveolokapilarne difuzije Poremećaj regulacije disanja Respiratorna insuficijencija Dijagnoza tipičnog poremećaja respiracije Dijagnostika spoljašnjeg oblika respiratornog poremećaja patologija Zadaci za samostalni rad Situacijski zadaci Testni zadaci Literatura Prilog
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 viša nervna aktivnost plućna arterija klin pritisak respiratorna insuficijencija plimni volumen difosfoglicerat respiratorni centar inspiratorni kapacitet vitalni kapacitet umjetna ventilacija Tiffno indeks interferon kisik kapacitet krvi ventilacija kiselina-baz hidrogena minutni respiratorni volumen trenutna volumetrijska brzina izdisaj minutni volumen cirkulacije hemoglobin donji respiratorni trakt akutna respiratorna insuficijencija ukupan kapacitet pluća rezidualni volumen pluća forsirani ekspiratorni volumen u prvoj sekundi volumen cirkulirajuće krvi lipidna peroksidacija 4
5 POS vršna ekspiratorna volumetrijska brzina protoka RDSN sindrom respiratornog distresa kod novorođenčadi RDSV sindrom respiratornog distresa kod odraslih ROvd rezervni volumen izdisaja ROvyd rezervni volumen izdisaja DM dijabetes melitus SOS prosječna zapreminska brzina forsiranog izdisaja tokom perioda mjerenja od 25 do 75% FVC CVS kartica 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 lekcije: proučiti etiologiju, patogenezu razne vrste hipoksija, kompenzatorno-prilagodljive reakcije, disfunkcija i metabolizam. 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: rješavanje situacijskih problema, uključujući promjene krvnog tlaka i sastava plinova kod 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. Izmjena 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 kod pojedinih vrsta hipoksije. 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 hiperoksija. 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 respiratorne hipoksije, 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. Razlozi: 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; značajna promjena fizički i hemijski parametri 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). Vrsta podloge hipoksija 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 pojačavanje hemodinamskih i vanjskih poremećaja disanja dovodi do značajnog manjka kisika i metaboličkih supstrata u tkivima, do grubog oštećenja ćelijskih membrana, kao i enzima biološke oksidacije i kao posljedica toga do hipoksije. tip tkanine. Patogeneza: uključuje veze u mehanizmima razvoja različitih tipova hipoksije. 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. Aktivni transport jona kroz biološke membrane je poremećen. 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 jedan od najčešćih rane manifestacije hipoksija. 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 nukleinske kiseline a proteini su potisnuti 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 nervnog sistema ima najmanju otpornost na hipoksiju. Štaviše, njegove različite strukture su različito otporne na hipoksiju istog stepena i trajanja. Otpor nervnih ćelija opada sledećim redosledom: periferni nervni gangliji kičmena moždina medulla oblongata hipokampus cerebellum cerebralni korteks. Prestanak oksigenacije kore velikog mozga uzrokuje značajne strukturne i funkcionalne promjene u njemu već nakon 2-3 minuta, u produženoj moždini nakon 8-12 minuta, a u ganglijama autonomnog nervnog sistema nakon minuta. 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; poremećaj bulbarnih funkcija, što dovodi do poremećaja srčanih i respiratornih funkcija, 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 koronarna insuficijencija, uzrokujući epizode angine pektoris, pa čak i infarkt 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). Izraženo oštećenje bubrezi u teškim oblicima hipoksije mogu dovesti do razvoja zatajenje bubrega, uremija i koma. 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 uz prisustvo cerebralna ateroskleroza, at organske lezije centralno-21
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. U slučaju hipoventilacije alveola i u slučaju poremećene difuzije kiseonika kroz alveolarnu membranu, ovakva terapija kiseonikom značajno ili potpuno eliminiše 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 kiseonika (koncentracija ukupnog kiseonika) u krvi, predstavljenog molekularnim kiseonikom u svim oblicima (tj. povezan sa Hb plus disociranim u plazmi ), budući da imaju dugotrajnu perzistentnu anemiju smanjuje CEC. U određivanju ravnoteže kiseonika u organizmu, odlučujući značaj pridaje se odnosu 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). Za procjenu težine 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 cirkulatorno tkivo Kapacitet kisika normalno normalno smanjeno krv ili povećano ili povećano normalno smanjeno sadržaj kisika smanjeno normalno normalno u arterijskoj krvi ili normalno ili povećano normalno Tenzija kisika u arterijskoj krvi smanjena normalno normalno normalno Zasićenje arterijske krvi kisikom smanjeno normalno normalno normalno Sadržaj kisika smanjeno smanjeno smanjeno u venskoj krvi ili normalno ili normalno povećana tenzija kisika u venskoj krvi smanjena smanjena smanjena povećana zasićenost venske krvi smanjena normalna 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. Endogeni tipovi hipoksija: eliminacija bolesti ili patološkog procesa, uzrok 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 više brza popravka hipoksija i efikasnije zasićenje krvi i tkiva kiseonikom koriste metodu hiperoksigenacije cijelog organizma 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 opšteg nivoa vitalne aktivnosti i potrošnje energije: aktiviranjem 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 ćelijama kroz upotrebu lijekovi. 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 različite manje patološke promjene u organizmu, uključujući anksioznost, bol, 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 patogeni faktori. 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 pacijenta je i dalje teško: slabost, glavobolja, vrtoglavica, hladna koža ruku i stopala, hipotenzija (krvni pritisak 70/30 mm Hg), teški respiratorni distres, zatajenje bubrega i žutica (žućkasta boja 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 može doći do hipoksije zbog megaloblastične anemije (zbog oštećenja želuca, što je dovelo do nedostatka unutrašnji faktor Castle i poremećena eritropoeza), posthemoragijska anemija (ako je pacijent imao skriveno kronično krvarenje). b) tokom operacije hipoksija se mogla pogoršati zbog hiperventilacije tokom izvođenje mehaničke ventilacije(pomeranje krive disocijacije HbO 2 ulevo, tj. smanjena disocijacija 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 na kliniku za medicinski 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) grč koronarne žile; e) hiperpneja; f) proširenje mišićnih krvnih sudova; g) smanjena ventilacija alveola; h) proširenje cerebralnih sudova. 3. Navedite promjene u krvi karakteristične za početni stadijum egzogene hipobarične hipoksije: 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 kritičnim uslovima/ 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 nepovoljni faktori okruženje. 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, u patologiji može da se povećava i smanjuje, doprinoseći razvoju alveolarne hipoventilacije ili hiperventilacije, koje se određuju odgovarajućim klinički sindromi. 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, retrofaringealni Smanjena elastičnost plućnog tkiva apsces) Uzroci i mehanizam opstrukcije URT-a razmatrani su 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 ređe i zahteva 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, s dovoljnim lumenom bronhiola i elastičnom trakcijom pluća, izdisaj se javlja pasivno: unutar pleuralni pritisak raste postupno 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 otečene 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. Mehanizam emfizematozne 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 koji 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 sa akumulacijom velikih količina kiselih metabolita kod uremije, dijabetesa) 3. Neadekvatna mehanička ventilacija, koja je u retkim slučajevima moguća u nedostatku pravilnog praćenja gasnog sastava krvi u 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 cerebralnih sudova, 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 surfaktanata, 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. Većina uobičajeni razlozi plućna hipotenzija: srčane mane (na primjer, tetralogija Fallot) praćene ranžiranjem krvi "s desna na lijevo", odnosno ispuštanjem venske krvi u arterijski sistem veliki krug 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. Oblici plućne hipertenzije: prekapilarna; 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 udova. 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, 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, nadražuju se baroreceptori na ušću plućnih vena i dolazi do 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 fiziološkim uslovima na relativno malom području pluća dođe do smanjenja paO2 u alveolarnom zraku, tada u ovom 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 stijenki kapilara Slika 4 Razlozi smanjenja difuzije plinova (prema V.V. Novitsky, 2009) POREMEĆAJI REGULACIJE DISANJA Regulaciju disanja vrši DC. DC predstavljen razne grupe neuroni locirani pretežno 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, neurona korteksa 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 tokom respiratorne povrede, trbušne duplje ili opekotine dovode 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 efektorski putevi (od DC do dijafragme, respiratornih mišića) dovode 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“ tek pod uticajem jake stimulacije arterijskih hemoreceptora povećanjem hipoksemije i hiperkapnije. 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. Sechenov, Moskva, Ruska Federacija Kontaktna hipoksija
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.
Strana 35 od 228
Hipoksija pri vježbanju nastaje tijekom intenzivne mišićne aktivnosti (teški fizički rad, grčevi itd.). Karakterizira ga značajno povećanje iskorištenja kisika u skeletnim mišićima, razvoj teške venske hipoksemije i hiperkapnije, nakupljanje nedovoljno oksidiranih produkata razgradnje i razvoj umjerene metaboličke acidoze. Kada se uključe mehanizmi za mobilizaciju rezervi, dolazi do potpune ili djelomične normalizacije ravnoteže kisika u tijelu zbog proizvodnje vazodilatatora, vazodilatacije, povećanja volumena krvotoka, smanjenja veličine interkapilarnih prostora. i vrijeme potrebno da krv prođe kroz kapilare. To dovodi do smanjenja heterogenosti krvotoka i njegovog izjednačavanja u radnim organima i tkivima.
Akutna normobarična hipoksična hipoksija nastaje smanjenjem respiratorne površine pluća (pneumotoraks, uklanjanje dijela pluća), "kratkim spojem" (punjenje alveola eksudatom, transudatom, pogoršanjem stanja difuzije), sa smanjenjem parcijalna napetost kiseonika u udahnutom vazduhu do 45 mm Hg. i niže, sa prekomernim otvaranjem arteriovenularnih anastomoza (hipertenzija plućne cirkulacije). U početku se razvija umjerena neravnoteža između isporuke kisika i potrebe tkiva za njim (smanjenje PC2 u arterijskoj krvi na 19 mm Hg). Aktiviraju se neuroendokrini mehanizmi za mobilizaciju rezervi. Smanjenje PO2 u krvi izaziva totalnu ekscitaciju hemoreceptora, preko kojih se stimuliše retikularna formacija i simpatičko-nadbubrežni sistem, a povećava se sadržaj kateholamina (20-50 puta) i insulina u krvi. Povećanje simpatičkih utjecaja dovodi do povećanja volumena krvi, povećanja pumpne funkcije srca, brzine i volumena krvotoka, arteriovenske razlike u kisiku na pozadini vazokonstrikcije i hipertenzije, produbljivanja i pojačanog disanja. Pojačano korištenje norepinefrina, adrenalina, inzulina, vazopresina i drugih biološki aktivnih supstanci u tkivima, pojačano stvaranje medijatora staničnih ekstremnih stanja (diacilglicerid, inozitol trifosfat, prostaglandin, tromboksan, leukotrien i dr.) doprinose dodatnoj aktivaciji u stanicama, metabolizmu i dr. što dovodi do promjene koncentracije metaboličkih supstrata i koenzima, povećanja aktivnosti redoks enzima (aldolaze, piruvat kinaze, sukcindehidrogenaze) i smanjenja aktivnosti heksokinaze. Nastali nedostatak opskrbe energijom zbog glukoze zamjenjuje se pojačanom lipolizom i povećanjem koncentracije masnih kiselina u krvi. Visoka koncentracija masnih kiselina, inhibirajući uzimanje glukoze u stanicama, osigurava visok nivo glukoneogeneze i razvoj hiperglikemije. Istovremeno se aktivira glikolitička razgradnja ugljikohidrata, pentozni ciklus i katabolizam proteina uz oslobađanje glukogenih aminokiselina. Međutim, prekomjerno korištenje ATP-a u metaboličkim procesima se ne obnavlja. To je kombinovano sa nakupljanjem ADP, AMP i drugih adenil jedinjenja u ćelijama, što dovodi do nedovoljnog iskorišćenja laktatnih i ketonskih tela nastalih kada se aktivira razgradnja masnih kiselina u ćelijama jetre i miokarda. Akumulacija ketonskih tijela doprinosi nastanku ekstra- i intracelularne acidoze, nedostatku oksidiranog oblika NAD, inhibiciji aktivnosti Na+-K+-zavisne ATPaze, poremećaju aktivnosti Na+/K+-nakoke i razvoju ćelijskog edema . Kombinacija nedostatka makroerga, ekstra- i intracelularne acidoze dovodi do poremećaja aktivnosti organa koji su visoko osjetljivi na nedostatak kisika (centralni nervni sistem, jetra, bubrezi, srce itd.).
Slabljenje srčanih kontrakcija smanjuje udarni i minutni volumen, povećava venski pritisak i vaskularnu permeabilnost, posebno u žilama plućne cirkulacije. To dovodi do razvoja intersticijalnog edema i poremećaja mikrocirkulacije, smanjenja vitalnog kapaciteta pluća, što dodatno pogoršava smetnje u funkcionisanju centralnog nervnog sistema i pogoduje prelasku stadijuma kompenzacije u stadijum dekompenzovane hipoksije. Faza dekompenzacije se razvija uz izraženu neravnotežu između isporuke kisika i potrebe tkiva za njim (smanjenje arterijske krvi P02 na 12 mm Hg i niže). U ovim uslovima ne dolazi samo do nedostatka neuroendokrinih mehanizama mobilizacije, već i do skoro potpunog iscrpljivanja rezervi. Tako se u krvi i tkivima uspostavlja trajni nedostatak CTA, glukokortikoida, vazopresina i drugih biološki aktivnih supstanci, što slabi uticaj regulacionih sistema na organe i tkiva i olakšava progresivni razvoj poremećaja mikrocirkulacije, posebno u plućnoj cirkulaciji sa mikroembolija plućnih sudova. Istovremeno, smanjenje osjetljivosti vaskularnih glatkih mišića na simpatičke utjecaje dovodi do inhibicije vaskularnih refleksa, patološkog taloženja krvi u mikrocirkulacijskom sistemu, prekomjernog otvaranja arteriovenularnih anastomoza, centralizacije krvotoka, potenciranja hipoksemije, respiratornih i Otkazivanje Srca.
Osnova navedene patologije je produbljivanje poremećaja u redoks procesima - razvoj nedostatka nikotinamidnih koenzima, prevlast njihovih reduciranih oblika, inhibicija procesa glikolize i stvaranja energije. U tkivima je gotovo potpuno odsutan pretvoreni ATP, smanjuje se aktivnost superoksid dismutaze i drugih enzimskih komponenti antioksidativnog sistema, naglo se aktivira oksidacija slobodnih radikala i povećava se stvaranje aktivnih radikala. U tim uvjetima dolazi do masovnog stvaranja toksičnih peroksidnih spojeva i ishemijskog proteinskog toksina. Nastaje teško oštećenje mitohondrija zbog poremećenog metabolizma dugih lanaca acetil-CoA, inhibira se translokacija adenin nukleotida i povećava se permeabilnost unutrašnjih membrana za Ca2+. Aktivacija endogenih fosfolipaza dovodi do pojačanog cijepanja membranskih fosfolipida, oštećenja ribozoma, supresije sinteze proteina i enzima, aktivacije lizosomskih enzima, razvoja autolitičkih procesa, dezorganizacije molekularne heterogenosti citoplazme i redistribucije elektrolita. Aktivni energetski ovisan transport jona kroz membrane je potisnut, što dovodi do nepovratnog gubitka intracelularnog K+, enzima i smrti ćelije.
Hronična normobarična hipoksična hipoksija nastaje postupnim smanjenjem respiratorne površine pluća (pneumoskleroza, emfizem), pogoršanjem stanja difuzije (umjereni dugotrajni nedostatak O2 u udahnutom zraku) i zatajenjem kardiovaskularnog sistema. Na početku razvoja kronične hipoksije obično se održava blagi disbalans između isporuke kisika i potrebe tkiva za njim zbog aktivacije neuroendokrinih mehanizama za mobilizaciju rezervi. Blago smanjenje PO2 u krvi dovodi do umjerenog povećanja aktivnosti hemoreceptora simpatičko-nadbubrežnog sistema. Koncentracija kateholamina u tekućim medijima i tkivima ostaje blizu normalne zbog njihove ekonomičnije potrošnje u metaboličkim procesima. Ovo je kombinovano sa blagim povećanjem brzine protoka krvi u glavnim i otpornim sudovima, i usporavanjem hranljivih sudova kao rezultat povećane kapilarizacije tkiva i organa. Dolazi do povećanja oslobađanja i ekstrakcije kisika iz krvi. Na toj pozadini bilježi se umjerena stimulacija genetskog aparata stanica, aktivacija sinteze nukleinskih kiselina i proteina, povećanje biogeneze mitohondrija i drugih ćelijskih struktura i hipertrofija stanica. Povećanje koncentracije respiratornih enzima na kristama mitohondrija povećava sposobnost ćelija da iskoriste kiseonik sa smanjenjem njegove koncentracije u ekstracelularnoj sredini kao rezultat povećane aktivnosti citokrom oksidaza, dehidraza Krebsovog ciklusa i povećanja u stepenu sprege oksidacije i fosforilacije. Prilično visok nivo sinteze ATP-a održava se i zbog anaerobne glikolize, istovremeno sa aktivacijom oksidacije drugih energetskih supstrata - masnih kiselina, piruvata i laktata i stimulacije glukoneogeneze uglavnom u jetri i skeletnim mišićima. U uvjetima umjerene hipoksije tkiva pojačava se proizvodnja eritropoetina, stimulira se reprodukcija i diferencijacija eritroidnih stanica, skraćuje se sazrijevanje eritrocita sa povećanom glikolitičkom sposobnošću, povećava se oslobađanje eritrocita u krvotok, a povećava se policitemija. u kapacitetu krvi za kiseonik.
Pogoršanje neravnoteže između isporuke i potrošnje kiseonika u tkivima i organima u više kasni period izaziva razvoj insuficijencije neuroendokrinih mehanizama za mobilizaciju rezervi. To je zbog smanjenja ekscitabilnosti hemoreceptora, uglavnom u sinokarotidnoj zoni, njihove adaptacije na niske razine kisika u krvi, inhibicije aktivnosti simpatičko-nadbubrežnog sistema, smanjenja koncentracije CTA u tekućim medijima i tkiva, razvoj intracelularnog deficita CTA i njihovog sadržaja u mitohondrijima, inhibicija oksidativne aktivnosti – reduktivnih enzima. U organima s visokom osjetljivošću na nedostatak O2 to dovodi do razvoja oštećenja u vidu distrofičnih poremećaja sa karakteristične promene nuklearno-citoplazmatski odnosi, inhibicija proizvodnje proteina i enzima, vakuolizacija i druge promjene. Aktivacija proliferacije elemenata vezivnog tkiva u ovim organima i njihova zamjena mrtvih parenhimskih stanica dovodi u pravilu do razvoja sklerotičnih procesa zbog proliferacije vezivnog tkiva.
Akutna hipobarična hipoksična hipoksija nastaje kada dođe do brze promjene atmosferskog tlaka - smanjenje tlaka u kabini aviona tokom letova na velikim visinama, penjanje na visoke planine bez vještačke adaptacije itd. Intenzitet patogenog efekta hipoksije na organizam direktno zavisi od stepen smanjenja atmosferskog pritiska.
Umjereno smanjenje atmosferskog tlaka (do 460 mm Hg, nadmorska visina oko 4 km iznad razine mora) smanjuje PO2 u arterijskoj krvi na 50 mm Hg. i oksigenaciju hemoglobina do 90%. Nastaje privremeni nedostatak opskrbe tkiva kisikom, koji se eliminira kao posljedica ekscitacije centralnog nervnog sistema i uključivanja neuroendokrinih mehanizama za mobilizaciju rezervi - respiratornih, hemodinamskih, tkivnih, eritropoetskih, koji u potpunosti nadoknađuju potrebu tkiva za kiseonikom. .
Značajno smanjenje atmosferskog pritiska (do 300 mm Hg, nadmorska visina 6-7 km nadmorske visine) dovodi do smanjenja PO2 u arterijskoj krvi na 40 mm Hg. a ispod i oksigenacija hemoglobinom je manja od 90%. Razvoj teškog nedostatka kiseonika u organizmu je praćen jako uzbuđenje CNS, prekomjerna aktivacija neuroendokrinih mehanizama za mobilizaciju rezervi, masivno oslobađanje kortikosteroidnih hormona s dominantnim mineralokortikoidnim djelovanjem. Međutim, u procesu uključivanja rezervi stvaraju se "začarani" krugovi u vidu pojačanog i ubrzanog disanja, povećanog gubitka CO2 s izdahnutim zrakom pri naglo smanjenom atmosferskom tlaku. Razvijaju se hipokapnija, alkaloza i progresivno slabljenje vanjskog disanja. Inhibicija redoks procesa i proizvodnje makroerga povezana s nedostatkom kisika zamjenjuje se povećanom anaerobnom glikolizom, zbog čega se razvija intracelularna acidoza na pozadini ekstracelularne alkaloze. U tim uslovima dolazi do progresivnog smanjenja tonusa glatkih mišića krvnih sudova, javlja se hipotenzija, povećava se vaskularna permeabilnost i smanjuje ukupni periferni otpor. To uzrokuje zadržavanje tekućine, periferne edeme, oliguriju, proširenje moždanih žila, pojačan protok krvi i razvoj cerebralnog edema, koji su praćeni glavoboljom, neusklađenošću pokreta, nesanicom, mučninom, au fazi teške dekompenzacije - gubitkom svijesti. .
Sindrom dekompresije na velikim visinama nastaje kada se u kabinama aviona izgubi pritisak tokom letova kada je atmosferski pritisak 50 mmHg. ili manje na nadmorskoj visini od 20 km ili više. Smanjenje pritiska dovodi do brzog gubitka gasova od strane tela i to već kada njihov napon dostigne 50 mm Hg. dolazi do ključanja tečnog medija, budući da je pri tako niskom parcijalnom pritisku tačka ključanja vode 37 °C. 1,5-3 minute nakon početka ključanja razvija se generalizirana zračna embolija krvnih žila i blokada krvotoka. Nekoliko sekundi nakon toga javlja se anoksija, koja prvenstveno narušava funkciju centralnog nervnog sistema, jer se u njegovim neuronima u roku od 2,5-3 minuta javlja anoksična depolarizacija uz masivno oslobađanje K+ i difuziju Cl prema unutra kroz citoplazmatsku membranu. Nakon što prođe kritični period za anoksiju nervnog sistema (5 minuta), neuroni su nepovratno oštećeni i umiru.
Hronična hipobarična hipoksična hipoksija razvija se kod ljudi koji dugo borave na velikim visinama. Karakterizira ga dugotrajna aktivacija neuroendokrinih mehanizama za mobilizaciju rezervi kisika u tijelu. Međutim, čak iu ovom slučaju dolazi do neusklađenosti fizioloških procesa i povezanih začaranih krugova.
Prekomjerna proizvodnja eritropoetina dovodi do razvoja policitemije i promjena u reološkim svojstvima krvi, uključujući i viskoznost. Zauzvrat, povećanje viskoznosti povećava ukupni periferni vaskularni otpor, pri čemu se povećava opterećenje srca i razvija se hipertrofija miokarda. Postepeno povećanje gubitka CO2 sa izdahnutim vazduhom je praćeno povećanjem njegovog negativan uticaj na tonus vaskularnih glatkih mišićnih ćelija, što pomaže u usporavanju protoka krvi u plućnoj cirkulaciji i povećanju PCO2 u arterijskoj krvi. Spor proces promjene sadržaja CO2 u vanćelijskom okruženju obično ima malo utjecaja na ekscitabilnost kemoreceptora i ne indukuje njihovo adaptivno restrukturiranje. Ovo slabi efikasnost refleksne regulacije gasnog sastava krvi i rezultira pojavom hipoventilacije. Povećanje PCO2 u arterijskoj krvi dovodi do povećanja vaskularne permeabilnosti i ubrzanog transporta tečnosti u intersticijski prostor. Nastala hipovolemija refleksno stimulira proizvodnju hormona koji blokiraju oslobađanje vode. Njegovo nakupljanje u organizmu stvara oticanje tkiva i remeti dotok krvi u centralni nervni sistem, što se manifestuje u vidu neuroloških poremećaja. Kada je zrak razrijeđen, povećan gubitak vlage sa površine sluznice često dovodi do razvoja katara gornjih dišnih puteva.
Citotoksičnu hipoksiju uzrokuju citotoksični otrovi koji imaju tropizam za enzime aerobne oksidacije u stanicama. U ovom slučaju, joni cijanida se vezuju za ione željeza kao dio citokrom oksidaze, što dovodi do generaliziranog bloka ćelijskog disanja. Ova vrsta hipoksije može biti uzrokovana alergijskom promjenom stanica neposrednog tipa (reakcije citolize). Citotoksičnu hipoksiju karakterizira inaktivacija enzimskih sistema koji kataliziraju biooksidacijske procese u stanicama tkiva kada je funkcija citokrom oksidaze isključena, prijenos 02 iz hemoglobina u tkiva je zaustavljen, unutarćelijski redoks potencijal je naglo smanjen, oksidativna fosforilacija blokirana, Smanjuje se aktivnost ATPaze, gliko-, lipo- i proteolitički procesi u ćeliji. Rezultat takvog oštećenja je razvoj poremećaja Na+/K+-Hacoca, inhibicija ekscitabilnosti nervnih, miokardnih i drugih vrsta ćelija. Brzom pojavom manjka potrošnje O2 u tkivima (više od 50%), arteriovenska razlika u kisiku se smanjuje, omjer laktat/piruvat se povećava, hemoreceptori su naglo pobuđeni, što pretjerano pojačava plućnu ventilaciju, smanjuje PCO2 u arterijskoj krvi na 20 mm Hg, i povećava pH krvi I cerebrospinalnu tečnost i uzrokuje smrt zbog teške respiratorne alkaloze.
Hemička hipoksija nastaje kada se smanji kapacitet krvi za kisik. Svakih 100 ml potpuno oksigenirane krvi zdravih muškaraca i žena, koja sadrži hemoglobin u količini od 150 g/l, veže 20 ml O2. Kada se sadržaj hemoglobina smanji na 100 g/l, 100 ml krvi veže 14 ml O2, a kada je nivo hemoglobina 50 g/l veže se samo 8 ml O2. Nedostatak kisikovog kapaciteta krvi zbog kvantitativnog nedostatka hemoglobina razvija se kod posthemoragijske, deficijencije željeza i drugih vrsta anemije. Drugi uzrok hemičke hipoksije je ugljenmonoksidemija, koja se lako javlja u prisustvu značajne količine CO u udahnutom vazduhu. Afinitet CO prema hemoglobinu je 250 puta veći od afiniteta O2. Stoga CO stupa u interakciju brže od O2 sa hemoproteinima - hemoglobinom, mioglobinom, citokrom oksidazom, citokromom P-450, katalazom i peroksidazom. Funkcionalne manifestacije trovanja CO zavise od količine karboksihemoglobina u krvi. Pri 20-40% zasićenosti krvi CO, javlja se jaka glavobolja; kod 40-50% su oštećeni vid, sluh i svijest; kod 50-60% se razvija koma, kardiorespiratorna insuficijencija i smrt.
Vrsta hemičke hipoksije je anemična hipoksija, kod koje PO2 arterijske krvi može biti u granicama normale, dok je sadržaj kisika smanjen. Smanjenje kapaciteta kisika u krvi i poremećena isporuka kisika u tkiva uključuju neuroendokrine mehanizme za mobilizaciju rezervi usmjerenih na kompenzaciju potreba tkiva za kisikom. To se događa uglavnom zbog promjena hemodinamskih parametara - smanjenja OPS-a, koji izravno ovisi o viskoznosti krvi, povećanju minutnog volumena srca i disajnom volumenu. Uz nedovoljnu kompenzaciju, razvijaju se degenerativni procesi, uglavnom u parenhimskim ćelijama (proliferacija vezivnog tkiva, skleroza unutrašnjih organa - jetra, itd.).
Lokalna cirkulatorna hipoksija nastaje kada se na ekstremitet stavi hemostatski podvezak (turniquet), sindrom dugotrajnog zgnječenja tkiva, replantacija organa, posebno jetre, kod akutne opstrukcije crijeva, embolije, arterijske tromboze, infarkta miokarda.
Kratkotrajna blokada cirkulacije krvi (podveza do 2 sata) dovodi do naglog povećanja arteriovenske razlike kao rezultat potpunije ekstrakcije tkiva kisika, glukoze i drugih nutritivnih proizvoda iz krvi. Istovremeno se aktivira glikogenoliza i koncentracija ATP-a se održava blizu normalne u tkivima na pozadini smanjenja sadržaja drugih makroergi-fosfokreatina, fosfoenolpiruvata itd. Koncentracija glukoze, glukoza-6-fosfata , mliječna kiselina umjereno raste, osmotičnost intersticijske tekućine raste bez razvoja značajnih poremećaja u ćelijskom transportu jedno- i dvovalentnih jona. Normalizacija metabolizma tkiva nakon obnavljanja krvotoka događa se u roku od 5-30 minuta.
Dugotrajna blokada cirkulacije krvi (podveza duže od 3-6 sati) uzrokuje duboki nedostatak P02 u tekućim medijima, gotovo potpuni nestanak rezervi glikogena i prekomjerno nakupljanje produkata razgradnje i vode u tkivima. To nastaje kao rezultat inhibicije aktivnosti u ćelijama enzimskih sistema aerobnog i anaerobnog metabolizma, inhibicije sintetičkih procesa, izraženog manjka ATP, ADP i viška AMP u tkivima, aktivacije proteolitičkih i lipolitičkih procesa u njima. Kod metaboličkih poremećaja, antioksidativna zaštita je oslabljena i pojačana je oksidacija slobodnih radikala, što dovodi do povećanja ionske permeabilnosti membrana. Akumulacija Na+ i posebno Ca2+ u citosolu aktivira endogene fosfolipaze. U ovom slučaju, cijepanje fosfolipidnih membrana dovodi do pojave u području poremećene cirkulacije velikog broja neodrživih stanica sa znacima akutnog oštećenja, iz kojih dolazi do viška količine toksičnih produkata peroksidacije lipida, ishemijskog proteina. toksini, nedovoljno oksidirani produkti, lizosomski enzimi i biološki aktivne tvari oslobađaju se u ekstracelularno okruženje (histamin, kinini) i vodu. U ovoj zoni dolazi i do dubokog razaranja krvnih sudova, posebno mikrovaskulature. Ako se, na pozadini takvog oštećenja tkiva i krvnih žila, protok krvi nastavi, tada se to događa uglavnom kroz otvorene arteriovenularne anastomoze. Velika količina toksičnih proizvoda se resorbira iz ishemijskih tkiva u krv, izazivajući razvoj opće cirkulatorne hipoksije. U samoj zoni cirkulatorne hipoksije, nakon obnavljanja krvotoka, induciraju se postishemični poremećaji. U ranom periodu reperfuzije dolazi do oticanja endotela, jer je O2 isporučen krvlju polazni proizvod za stvaranje slobodnih radikala, koji potencira uništavanje ćelijskih membrana kroz lipidnu peroksidaciju. U stanicama i međućelijskoj tvari poremećen je transport elektrolita i osmolarnost se mijenja. Zbog toga se u kapilarama povećava viskozitet krvi, dolazi do agregacije eritrocita i leukocita, a osmotski tlak plazme opada. Zajedno, ovi procesi mogu dovesti do nekroze (reperfuzione nekroze).
Akutna opća cirkulatorna hipoksija tipična je za šok - podvezni, traumatski, opeklinski, septički, hipovolemijski; za teške intoksikacije. Ovu vrstu hipoksije karakteriše kombinacija nedovoljne oksigenacije organa i tkiva, smanjenja količine cirkulišuće krvi, neadekvatnog vaskularnog tonusa i minutnog volumena u uslovima prekomerno povećanog lučenja CTA, ACTH, glukokortikoida, renina i drugih vazoaktivnih produkata. . Spazam otpornih žila uzrokuje naglo povećanje potrebe tkiva za kisikom, razvoj nedostatka oksigenacije krvi u mikrocirkulacijskom sustavu, povećanje kapilarizacije tkiva i usporavanje protoka krvi. Pojavu stagnacije krvi i povećane vaskularne permeabilnosti u mikrocirkulacijskom sistemu olakšava adhezija aktiviranih mikro- i makrofaga na endotel kapilara i postkapilarnih venula zbog ekspresije adhezivnih glikoproteina na citolemi i formiranja pseudopodija. Neefikasnost mikrocirkulacije se pogoršava zbog otvaranja arteriovenularnih anastomoza, smanjenja volumena krvi i inhibicije srčane aktivnosti.
Smanjenje rezervi opskrbe kisikom stanica organa i tkiva dovodi do disfunkcije mitohondrija, povećanja permeabilnosti unutrašnjih membrana za Ca2+ i druge jone, kao i oštećenja ključnih aerobnih enzima. metabolički procesi. Inhibicija redoks reakcija naglo povećava anaerobnu glikolizu i doprinosi nastanku intracelularne acidoze. Istovremeno, oštećenje citoplazmatske membrane, povećanje koncentracije Ca u citosolu i aktivacija endogenih fosfolipaza dovode do razgradnje fosfolipidnih komponenti membrane. Aktivacija slobodnih radikala u izmijenjenim stanicama i prekomjerna akumulacija produkata peroksidacije lipida uzrokuju hidrolizu fosfolipida sa stvaranjem monoacilglicerofosfata i slobodnih polienskih masnih kiselina. Njihova autooksidacija osigurava uključivanje oksidiranih polienskih masnih kiselina u mrežu metaboličkih transformacija kroz reakcije peroksidaze.
Tabela 7. Vrijeme preživljavanja ćelija organa tokom akutne cirkulatorne hipoksije u uslovima normotermije
Orgulje |
Vrijeme |
Oštećen |
Mozak |
||
Moždana kora, amonov rog, mali mozak (Purkinjeve ćelije) |
||
Bazalni gangliji |
||
Kičmena moždina |
Ćelije prednjih rogova i ganglija |
|
Srce |
Provodni sistem |
|
papilarni mišići, |
||
leva komora |
||
Ćelije perifernog dijela acinusa |
||
Ćelije središnjeg dijela acinusa |
||
Tubularni epitel |
||
Glomeruli |
||
Alveolarne pregrade |
||
Bronhijalni epitel |
Kao rezultat, postiže se visok stepen ekstra- i intracelularne acidoze, koja inhibira aktivnost enzima anaerobne glikolize. Ovi poremećaji su kombinovani sa gotovo potpunim odsustvom sinteze ATP-a i drugih vrsta makroerga u tkivima. Inhibicija metabolizma u stanicama tijekom ishemije parenhimskih organa uzrokuje teška oštećenja ne samo parenhimskih elemenata, već i kapilarnog endotela u obliku citoplazmatskog edema, povlačenja membrane endotelnih stanica u lumen žile, naglog povećanja permeabilnosti. sa smanjenjem broja pinocitnih vezikula, masivnim marginalnim stajanjem leukocita, posebno u post-kapilarnim venulama. Ovi poremećaji postaju najizraženiji tokom reperfuzije. Mikrovaskularne reperfuzijske ozljede, poput ishemijskih, praćene su prekomjernim stvaranjem oksidacijskih produkata ksantin oksidaze. Reperfuzija dovodi do brzog aktiviranja reakcija slobodnih radikala i ispiranja međuprodukta metabolizma i toksičnih tvari u opći krvotok. Značajno povećanje sadržaja slobodnih aminokiselina i tkivnih toksina proteinske prirode u krvi i tkivima inhibira pumpnu aktivnost srca, uzrokuje razvoj akutnog zatajenja bubrega, remeti sintezu proteina, antitoksičnu i izlučnu funkciju jetre. , i potiskuje aktivnost centralnog nervnog sistema do smrti. Trajanje iskustva različitih organa tokom akutne cirkulatorne hipoksije dato je u tabeli. 7.
Predavanje br. 21
Hipoksija
Dnevne potrebe: 1 kg hrane, 2 litre vode + 220 litara kiseonika - prođe 12.000 litara vazduha.
Po prvi put o hipoksiji je govorio Viktor Vasiljevič Pašutin (1845-1901), jedan od osnivača patofiziologije. Ivan Mihajlovič Sečenov - uloga krvnog sistema kao nosioca kiseonika i Pjotr Mihajlovič Albicki - živeli u Tomsku - razvili su pitanja o kompenzaciji hipoksije.
Hipoksija– stanje koje nastaje kao rezultat nedovoljnog snabdijevanja tjelesnih tkiva kiseonikom i/ili poremećaja njegove apsorpcije tokom biološke oksidacije.
Hipoksija je tipičan patološki proces koji nastaje kao rezultat nedovoljne biološke oksidacije, što dovodi do poremećaja u opskrbi energijom funkcija i plastičnih procesa u tijelu.
Hipoksemija je smanjenje krvnog pritiska i nivoa kiseonika u odnosu na ono što bi trebalo da bude.
Vrste hipoksije prema etiologiji:
Egzogeni - smanjenje kisika u okolnom zraku. Može doći do hipobaričnog pada atmosferskog pritiska i smanjenja pO 2 (visinska bolest i planinska bolest). Planinska bolest se razvija u različitim planinama na različitim nadmorskim visinama: na Kavkazu i Alpima razvoj planinske bolesti će odrediti 3 hiljade. Faktori koji utiču na pojavu visinske bolesti: vetar, sunčevo zračenje, vlažnost vazduha, prisustvo snega, velika razlika u noćnim i dnevnim temperaturama + individualna osetljivost: pol, godine, tip konstitucije, kondicija, prošlo iskustvo na velikim visinama, fizičko i psihičko stanje . Težak fizički rad. Brzina penjanja:
Normobaric;
Hypobaric;
endogeni:
Respiratorni;
Circulatory;
Hemic;
Tkivo (histotoksično);
Miješano.
Lokalno (regionalno):
Circulatory;
Tkivo (histotoksično);
Miješano.
Normobarična hipoksija se razvija pri normalnom atmosferskom pritisku:
Zatvoren ili slabo provetreni prostor;
Hipoventilacija tokom mehaničke ventilacije.
Kriterijumi za egzogenu hipoksiju:
Smanjenje Hb O 2 (arterijska krv) – arterijska hipoksemija;
Smanjenje CO2 ra (hipokapnija) – uz hipobaričnu hipoksiju;
Povećan CO 2 (hiperkapnija) u skučenom prostoru.
Mehanizam hitne adaptacije tijela na hipoksiju. Akutna hipoksija:
Tjelesni budžetski sistemi kiseonika;
Sistem spoljašnjeg disanja: povećan volumen alveolarne aertilacije, povećana učestalost i dubina disanja;
CVS: povećanje MOS (povećanje udarnog volumena i broja kontrakcija), centralizacija cirkulacije krvi (povećan protok krvi u vitalnim organima).
Crveni krvni sistem: povećanje kapaciteta kiseonika u krvi (BOC) zbog preraspodjele krvi i povećane disocijacije oksihemoglobina u tkivima.
Tkivno disanje: povećanje efikasnosti biološke oksidacije - aktivacija enzima tkivnog disanja, stimulacija glikolize, povećanje sprege oksidacije i fosforilacije.
Hronična hipoksija: budžetski sistemi za kiseonik u telu, efekti, mehanizmi delovanja:
Sistem spoljašnjeg disanja: povećan stepen oksigenacije krvi u plućima - hipertrofija respiratornih mišića, plućna hipertrofija.
CVS: povećan MOS zbog hipertrofije miokarda, povećan broj mitohondrija u kardiomiocitima, povećana stopa interakcije između aktina i miozina, povećan broj kapilara, povećana aktivnost srčanih regulatornih sistema, arterijska hiperemija u funkcionalnim organima i tkivima.
Crveni krvni sistem: povećan kapacitet krvi za kiseonik zbog aktivacije eritropoeze, povećan 2,3-DPG u eritrocitima, povećana disocijacija oksihemoglobina u tkivima;
Tkivno disanje: povećanje efikasnosti biološke oksidacije - mitohondriogeneze, povećanje sprege oksidacije i fosforilacije, prelazak na optimalan nivo funkcionisanja, povećanje metaboličke efikasnosti.
Efekti dozirane hipoksije:
Smanjenje osjetljivosti tijela na jonizujuće zračenje;
Smanjenje toksičnih efekata citostatika;
Smanjenje nuspojave Rentgenski kontrastni agensi, glukokortikoidi;
Slabljenje efekata halucinogena i konvulzanata.
Doziranje hipoksije tokom trudnoće:
Korekcija feto-placentalne insuficijencije;
Prevencija hipotrofije fetusa;
Ubrzanje sazrevanja plodova:
Povećanje površine i težine posteljice, kapacitet njene kapilarne mreže;
Povećanje volumetrijske brzine uteroplacentarnog krvotoka;
Ubrzanje sazrijevanja enzimskih sistema jetre;
Brza zamjena HbF i HbA.
Endogena
Respiratorna hipoksija – poremećena ventilacija, difuzija, perfuzija – respiratorna insuficijencija.
Kriterijumi za respiratornu hipoksiju: arterijska hipoksemija, normalni nivoi CO2 ili hiperkapnija.
Cirkulatorna hipoksija:
Zatajenje srca - smanjenje brzine protoka krvi, povećanje vremena kontakta krvi s okolnim tkivima, pacijent ima vensku hipoksemiju, kao i povećanje arteriovenske razlike kisika;
Vaskularna insuficijencija - smanjenje brzine protoka krvi, povećanje vremena kontakta krvi s okolnim tkivima, pacijent ima vensku hipoksemiju, kao i povećanje arteriovenske razlike kisika;
Kardiovaskularna insuficijencija.
Hemička hipoksija - razvija se u pozadini poremećenog stvaranja krvi, zbog povećanog razaranja krvi, gubitka krvi, anemije. A i kada se formiraju patološki oblici hemoglobina koji ne vežu ili slabo vezuju kiseonik, tj. poremećaj transporta kiseonika hemoglobinom.
Vrste hemoglobina kod odrasle osobe:
HbA – alfa2 i beta 2 lanci – glavni hemoglobin odrasle osobe;
HbA2 – alfa 2, gama 2
HbH je homotetramer nastao inhibicijom sinteze alfa lanca. Transport O2 nije efikasan.
HbM je grupa abnormalnih hemoglobina u kojoj je zamijenjena 1 aminokiselina, što doprinosi.
Hb Bart, homotetramer pronađen u ranom embrionu i kod alfa talasemije, nije efikasan kao O2 transporter;
MetHb – methemoglobin, sadrži Fe3+ u hemu; ne podnosi O2. Nastaje prilikom trovanja jakim oksidantima i kod nekih nasljednih bolesti;
HbCO – karboksihemoglobin.
Kriterijumi za hemičku hipoksiju. Jedan gram čistog hemoglobina može vezati 1,39 ml O2. Ovaj kapacitet kiseonika zavisi od količine i kvaliteta hemoglobina. Kada se količina hemoglobina ili njegov oblik smanji, KEK se smanjuje. Norma je 19-21. Kompenzacija zbog netaknutih sistema: otežano disanje, ubrzan rad srca, pojačano disanje tkiva.
Histotoksična hipoksija nastaje kada se blokiraju različiti dijelovi biološke oksidacije. To mogu biti tkivni respiratorni enzimi, koje inhibiraju barbiturati, aktinomicin A i cijanidi. Hipoksija tkiva nastaje kada su enzimi TCA ciklusa inhibirani (sulfidi, alkohol, arseniti, sulfonamidni lijekovi, malonat, nedostatci vitamina).
Kada je tkivno disanje depresivno, nivo venskog kiseonika se povećava, a arteriovenska razlika kiseonika se smanjuje.
Moguće odvajanje oksidativne fosforilacije: 2,4-dinitrofenol, dikumarini, gramicidin, tiroksin, adrenalin, FFA, višak Ca2+, H+, mikrobni toksini, produkti peroksidacije lipida. Venska hipoksemija.
Etiologija i patogeneza mješovite hipoksije
U slučaju trovanja ugljičnim monoksidom. Veže se za hemoglobin - hemička hipoksija, blok citokrom oksidaze - hipoksija tkiva. Kompenzacija zbog disanja i funkcije srca. Veoma teška hipoksija.
Trovanje nitritima (đubrivima) – stvaranje methemoglobina – hemička hipoksemija. Razdvajanje oksidativne fosforilacije – tkivna hipoksija.
Trovanje barbituratima: imaju centralno dejstvo, depresiraju respiratorni centar - respiratorna hipoksija; inhibicija vazomotornog centra - cirkulatorna hipoksija; inhibicija enzima tkivnog disanja – hipoksija tkiva. Ostao je samo jedan kompenzacijski sistem.
Zatajenje srca lijeve komore. Kod zatajenja srca, zatajenje tkiva dovodi do razvoja cirkulatorne hipoksije.
Akutni gubitak krvi je također praćen razvojem hipoksije, smanjenje BEC dovodi do razvoja hemičke hipoksije, a smanjenje BCC-a i poremećena hemodinamika dovode do cirkulatorne hipoksije.
Hipoksija-hipoksija – šok, jer Moguća su sva 4 oblika hipoksije. U šoku, hemodinamika je poremećena (cirkulatorna hipoksija); smanjenje volumena krvi (hemička hipoksija);
Razvoj "šok pluća" - respiratorna hipoksija; smanjena aktivnost tkivnog disanja – hipoksija tkiva.
Mehanizam metaboličkih poremećaja
Tokom hipoksije, metabolizam je poremećen. Tokom hipoksije stvara se nedostatak makroerga i višak ADP i AMP. U anaerobnim uvjetima (gladovanje supstratom) aktivira se glikoliza koja proizvodi malo ATP-a i zahtijeva supstrate za održavanje života, pa se aktivira glukoneogeneza (stvaranje glukoze iz organskih supstanci) i razvija se negativna ravnoteža dušika i hiperazotemija, kao i hiperketonemija. . Krajnji proizvod glikolize je mliječna kiselina, koja normalno sagorijeva u TCA ciklusu ili ide u sintezu glikogena. Ali TCA ciklus ne funkcioniše u anaerobnim uslovima i metabolizam ili sinteza laktata su poremećeni. Kao rezultat azotnog otpada, ketonskih tijela, pacijent ima intoksikaciju i metaboličku acidozu, što potiče oticanje i degeneraciju mitohondrija, što u još većoj mjeri pogoršava energetski poremećaj, povećanje intracelularnog kalija, metabolička acidoza doprinosi vakuolizaciji lizozomske membrane i oštećenje stanica na kraju. Metabolički poremećaji uzrokuju promjene u disfunkciji organa i sistema:
Viša nervna aktivnost je poremećena:
Smanjena kritika;
Osjećaj nelagode;
Diskoordinacija pokreta;
Kršenje logike razmišljanja;
Poremećaji svijesti;
"Bulbarni poremećaji";
Cirkulatorni sistem:
Hipertenzivne reakcije;
Poremećaji mikrocirkulacije;
Smanjen minutni volumen srca;
koronarna insuficijencija;
Spoljno disanje:
Kršenje ventilacije, difuzije, perfuzije;
Akutna respiratorna insuficijencija;
Probavni sustav:
Poremećaj apetita;
Smanjena sekretorna i motorička funkcija želuca i crijeva;
Čirevi, erozije sluznice;
Akutno zatajenje bubrega;
Akutno zatajenje jetre.
Principi terapije hipoksije
Za aterijalnu hipoksemiju do 90 i ispod, indikovana je oksigenacija
Davanje kiseonika pri HbO2 manje od 90%
Normobaric;
Hiperbarična oksigenacija;
Uticaj na O2 transportne sisteme do tkiva;
Antihipoksanti koji poboljšavaju transport O2:
Povećava KEK - O2 transportere;
Promjena afiniteta hemoglobina za O2: stimulatori sinteze 2,3-DPG, ficinska kiselina, B6.
Antihipoksanti koji čuvaju energiju u ćelijama tokom nedostatka O2:
Glukoza + inzulin + K+;
Nikotinamid je izvor NAD;
Jantarna kiselina je induktor NAD oksidacije;
Natrijum hidroksibutirat – redukcija fumarata u sukcinat – ATP;
Aktivatori glikolize (gutimin) i glukoneogeneze (GCS).
Umjetni nosači elektrona:
citokrom C;
benzokinoni;
Antioksidansi.
Hipoksija(predavanje br. XIV).
1. Klasifikacija i karakteristike pojedinih tipova hipoksije.
2. Adaptivne i kompenzatorne reakcije tokom hipoksije.
3. Dijagnoza, terapija i prevencija hipoksije.
Hipoksija(hipoksija) - kršenje oksidativnih procesa u tkivima koje nastaje kada nema dovoljno opskrbe kisikom ili kršenja njegovog korištenja u procesu biološke oksidacije (nedostatak kisika, gladovanje).
U zavisnosti od etiološkog faktora, brzine porasta i trajanja hipoksičnog stanja, stepena hipoksije, reaktivnosti organizma itd. Manifestacija hipoksije može značajno varirati. Promjene koje se javljaju u tijelu su kombinacija:
1) neposredne posljedice uticaj hipoksičnog faktora,
2) sekundarni prekršaji,
3) razvoj kompenzacijski I adaptivni reakcije. Ovi fenomeni su usko povezani i nisu uvijek jasno diferencirani.
Klasifikacija glavnih tipova hipoksije (1979):
1. hipoksičan
2. respiratorni
3. krv
4. cirkulatorni
5. tkanina
6. hiperbarični
7. hiperoksična
8. opterećenje hipoksije
9. mješovita - kombinacija različitih vrsta hipoksije.
Klasifikacija hipoksije prema težini:
1) skriveno (otkriveno samo tokom učitavanja),
2) kompenzirano - nema hipoksije tkiva u mirovanju zbog napetosti sistema za isporuku kiseonika,
3) teški - sa simptomima dekompenzacije (u mirovanju - nedostatak kiseonika u tkivima),
4) nekompenzirani - izraženi poremećaji metaboličkih procesa sa simptomima trovanja,
5) terminal - nepovratan.
Klasifikacija po tokovima: prema stopi razvoja i trajanju kursa:
a) munjevito - u roku od nekoliko desetina sekundi,
b) akutna - nekoliko minuta ili desetina minuta (akutna srčana insuficijencija),
c) subakutni - nekoliko sati,
d) hronični - sedmice, mjeseci, godine.
Hipoksična hipoksija- egzogeni tip se razvija sa smanjenjem barometarskog pritiska od O 2 (visina i planinska bolest) ili sa smanjenjem parcijalnog pritiska O 2 u udahnutom vazduhu. Istovremeno se razvija hipoksemija(pO 2 u arterijskoj krvi, zasićenost hemoglobina (Hb) kiseonikom (O 2) i njegov ukupni sadržaj u krvi se smanjuje. Negativan efekat ima i hipokapnija, koji se razvija u vezi s kompenzatornom hiperventilacijom pluća. Hipokapnija dovodi do pogoršanja opskrbe krvlju mozga i srca, alkaloze, poremećaja ravnoteže elektrolita u unutrašnjem okruženju tijela i povećane potrošnje O2 u tkivima.
Respiratorni (plućni) tip hipoksije nastaje kao rezultat nedovoljne izmjene plinova u plućima zbog alveolarne hipoventilacije, poremećaja ventilacijsko-perfuzijskih odnosa ili kada je difuzija O 2 otežana, opstrukcije dišnih puteva ili poremećaja centralne regulacije disanja.
Minutni volumen ventilacije se smanjuje, parcijalni tlak O 2 u alveolarnom zraku i napetost O 2 u krvi se smanjuje, a hipoksiji se dodaje hiperkapnija.
Hipoksija krvi(hemični tip) nastaje kao posljedica smanjenja kapaciteta krvi za kiseonik sa anemijom, hidremijom i poremećenom sposobnošću Hb da se veže, transportuje i oslobađa O2 u tkiva, kod trovanja CO, sa stvaranjem methemoglobina (MetHb) i neke abnormalnosti Hb. Hemičku hipoksiju karakterizira kombinacija normalne napetosti O 2 u arterijskoj krvi sa smanjenim sadržajem u teškim slučajevima na 4-5 vol%. Kada se formiraju karboksihemoglobin (COHb) i MetHb, zasićenje preostalog Hb i disocijacija oksiHb u tkivima mogu biti otežani i stoga se tenzija O 2 u tkivima i venskoj krvi značajno smanjuje dok se arteriovenska razlika u kisiku smanjuje.
Cirkulatorna hipoksija(kardiovaskularni tip) nastaje kada poremećaji cirkulacije dovode do nedovoljne opskrbe krvlju organa i tkiva uz veliki gubitak krvi, dehidraciju i pad kardiovaskularne aktivnosti. Cirkulatorna hipoksija vaskularni porijeklo se razvija s prekomjernim povećanjem kapaciteta vaskularnog kreveta zbog refleksnih i centrogenih poremećaja vazomotorne regulacije insuficijencije glukokortikoidi, uz povećanu viskoznost krvi i prisustvo drugih faktora koji ometaju normalno kretanje krvi kroz kapilarnu mrežu. Plinski sastav krvi karakterizira normalna napetost i sadržaj O 2 u arterijskoj krvi, njihovo smanjenje u venskoj krvi i visoka arteriovensko-venska razlika u O 2.
Hipoksija tkiva(histotoksično) nastaje zbog narušavanja sposobnosti tkiva da apsorbuju O2 iz krvi ili zbog smanjenja efikasnosti biološke oksidacije zbog naglog smanjenja sprege oksidacije i fosforilacije zbog inhibicije biološke oksidacije od strane različiti inhibitori, poremećaj sinteze enzima ili oštećenje struktura stanične membrane, na primjer, trovanje cijanidi, teški metali, barbiturati. U ovom slučaju napetost, zasićenost i sadržaj O 2 u arterijskoj krvi do određene tačke mogu biti normalni, ali u venskoj krvi značajno prelaze normalne vrijednosti. Smanjenje arteriovenske razlike u O 2 karakteristično je za oštećeno tkivno disanje.
Hiperbarična hipoksija(kada se tretira kiseonikom pod visokim pritiskom). U ovom slučaju, eliminacija normalne hipoksične aktivnosti perifernih hemoreceptora dovodi do smanjenja ekscitabilnosti DC i inhibicije plućne ventilacije. To dovodi do povećanja arterijskog pCO 2, uzrokujući širenje krvnih žila u mozgu. Hiperkapnija dovodi do povećanja minutnog respiratornog volumena i hiperventilacije. Kao rezultat, pCO 2 u arterijskoj krvi opada, moždane žile se sužavaju i pO 2 u moždanom tkivu se smanjuje. Početni toksični učinak O 2 na ćeliju povezan je s inhibicijom respiratornih enzima i nakupljanjem lipidnih peroksida koji uzrokuju oštećenja staničnih struktura (posebno SH enzimskih grupa), promjenama u metabolizmu u ciklusu trikarboksilne kiseline i poremećajem sinteze visokoenergetskih fosfatnih spojeva i stvaranje slobodnih radikala.
Hiperoksična hipoksija(u avijaciji, tokom terapije kiseonikom) - mogu postojati 2 oblika trovanja kiseonikom - plućno i konvulzivno. Patogeneza plućni oblici su povezani s nestankom "potporne" funkcije inertnog plina, toksičnim djelovanjem O2 na endotel plućnih žila - povećanjem njihove permeabilnosti, ispiranjem surfaktanta, kolapsom alveola i razvojem atelektaze i plućni edem. Konvulzivno oblik je povezan sa oštrom ekscitacijom svih dijelova centralnog nervnog sistema, posebno moždanog stabla + poremećaj disanja tkiva.
Mješoviti tip hipoksije- opaža se vrlo često i predstavlja kombinaciju 2 ili više glavnih tipova hipoksije. Često sam hipoksični faktor utiče na nekoliko delova fizioloških sistema transporta i korišćenja O2. Ugljen monoksid aktivno stupa u interakciju s dvovalentnim željezom Hb, u povišenim koncentracijama ima direktan toksični učinak na stanice, inhibirajući citokromski enzimski sistem; Barbiturati potiskuju oksidativne procese u tkivima i istovremeno inhibiraju DC, uzrokujući hipoventilaciju.
Metaboličke promjene javlja se prije svega u metabolizmu ugljikohidrata i energije. U svim slučajevima hipoksije primarni pomak je nedostatak macroergs. Intenzivira se glikoliza, Ovo dovodi do pad sadržaja glikogena, povećanje piruvata i laktata. Višak mliječne, pirogrožđane i drugih organskih kiselina doprinosi razvoju metabolizma acidoza. Dolazi do negativnog balansa dušika. Kao rezultat poremećaja metabolizma lipida, razvija se hiperketonemija.
Razmjena elektrolita i, prije svega, procesi aktivnog kretanja i distribucije jona na biološkim membranama su poremećeni, a količina ekstracelularnog kalija se povećava.
Redoslijed promjena u ćeliji: povećana permeabilnost ćelijske membrane → narušavanje jonske ravnoteže → oticanje mitohondrija → stimulacija glikolize → smanjenje glikogena → supresija sinteze i povećana razgradnja proteina → destrukcija mitohondrija → ergastopularna meška stanica, intracelularni apparatus → masna razgradnja ćelijske destrukcije membrane lizozoma → izlaz hidrolitičkih enzima - autoliza i potpuna razgradnja ćelije.
Adaptivne i kompenzacijske reakcije.
Kada se izlože faktorima koji uzrokuju hipoksiju, odmah se aktiviraju reakcije u cilju očuvanja homeostaza. Postoje reakcije usmjerene na prilagođavanje relativno kratkotrajno akutna hipoksija (nastaje odmah) i reakcije koje omogućavaju adaptaciju na manje izraženu, ali dugotrajnu ili ponavljanu hipoksiju.
Reakcije respiratornog sistema do hipoksije je povećanje alveolarne ventilacije zbog produbljivanja i povećanja respiratornih ekskurzija i mobilizacije rezervnih alveola. Povećana ventilacija je praćena pojačanim protokom plućne krvi. Kompenzatorna hiperventilacija može uzrokovati hipokapnija, što se zauzvrat kompenzira razmjenom jona između plazme i crvenih krvnih zrnaca, pojačanim izlučivanjem bikarbonata i bazičnih fosfata u urinu.
Sistemske reakcije cirkulaciju krvi izražavaju se povećanjem broja otkucaja srca, povećanjem mase cirkulirajuće krvi zbog pražnjenja krvnih depoa, povećanjem venskog priliva, moždanim i minutnim OS, brzinom krvotoka i preraspodjelom krvi u korist mozga i srca. Prilikom prilagođavanja na produženu hipoksiju može doći do stvaranja novih kapilara. Zbog hiperfunkcije srca i promjena u neuroendokrinoj regulaciji može doći do hipertrofije miokarda, koja ima kompenzatornu i adaptivnu prirodu.
Reakcije krvnog sistema manifestuje se povećanjem kapaciteta krvi za kiseonik zbog pojačanog ispiranja crvenih krvnih zrnaca iz koštane srži i aktivacijom eritropoeze usled povećanog stvaranja eritropoetskih faktora. Od velikog značaja su svojstva Hb da veže skoro normalne količine O 2 čak i uz značajno smanjenje parcijalnog pritiska O 2 u alveolarnom vazduhu i u krvi plućnih kapilara. Istovremeno, Hb je sposoban da oslobodi veću količinu O 2 čak i uz umereno smanjenje pO 2 u tkivnoj tečnosti. Acidoza podstiče povećanu disocijaciju O 2 Hb.
Mehanizmi adaptacije tkiva- ograničenje funkcionalne aktivnosti organa i tkiva koji nisu direktno uključeni u osiguravanje transporta O 2, povećanje sprege oksidacije i fosforilacije, pojačavanje anaerobne sinteze ATP-a zbog aktivacije glikolize. Povećava se sinteza glukokortikoida, koji stabiliziraju membrane lizosoma i aktiviraju enzimske sisteme respiratornog lanca. Povećava se broj mitohondrija po jedinici ćelijske mase.
Dijagnostički principi.
Dijagnoza se zasniva na znacima oštećenja mozga i dinamici neuroloških poremećaja, podacima hemodinamskih studija (krvni pritisak, EKG, minutni volumen), izmjeni plinova, određivanju O 2 u udahnutom zraku, sadržaju plinova u alveolama, difuziji plinova kroz alveolarna membrana; određivanje transporta O 2 krvlju; određivanje pO 2 u krvi i tkivima, određivanje kiseline bogate kiselinama, puferska svojstva krvi, biohemijski parametri (mliječna i pirogrožđana kiselina, šećer u krvi i urea).
Terapija i prevencija.
S obzirom na to da se mješoviti oblici hipoksije najčešće susreću u kliničkoj praksi, njeno liječenje treba biti sveobuhvatno i povezano s uzrokom hipoksije u svakom konkretnom slučaju.
U svim slučajevima hipoksije - respiratorne, krvne, cirkulacijske, univerzalna je tehnika hiperbarična terapija kiseonikom. Potrebno je razbiti začarane krugove u ishemiji i srčanoj insuficijenciji. Dakle, pri pritisku od 3 atmosfere dovoljna količina O 2 (6 zapreminskih %) se otapa u plazmi čak i bez učešća eritrocita; u nekim slučajevima je potrebno dodati 3-7% CO 2 za stimulaciju DC, proširenje krvnih žila u mozgu i srcu, sprečavanje hipokapnije.
Za cirkulatornu hipoksiju propisuju se lijekovi za srce i hipertenziju i transfuzije krvi.
Za hemički tip:
● transfuzirati krv ili eritromasu, stimulirati hematopoezu, koristiti umjetne O 2 nosače - supstrate perfougljikohidrati (perftoran- "plava krv"),
● uklanjanje metaboličkih produkata - hemosorpcija, plazmaforeza,
● suzbijanje osmotskog edema - rastvori sa osmotskim supstancama,
● za ishemiju - antioksidansi, stabilizatori membrane, steroidni hormoni,
● uvođenje supstrata koji zamjenjuju funkciju citokroma - metilensko plavo, vitamin C,
● povećanje opskrbe tkiva energijom - glukoze.