TERMINOLOGIJA
Hipoksija- tipičan patološki proces koji se razvija kao rezultat nedovoljne biološke oksidacije. Dovodi do poremećaja u opskrbi energijom funkcija i plastičnih procesa u tijelu.
Hipoksija se često kombinuje sa hipoksemijom.
U eksperimentu se stvaraju uslovi anoksije za pojedinačne organe, tkiva, ćelije ili supćelijske strukture, kao i anoksemija unutar malih područja krvotoka (na primjer, izolovani organ).
♦ Anoksija - prestanak procesa biološke oksidacije, po pravilu, u nedostatku kiseonika u tkivima.
♦ Anoksemija – nedostatak kiseonika u krvi.
U integralnom živom organizmu formiranje ovih stanja je nemoguće.
KLASIFIKACIJA
Hipoksija se klasifikuje uzimajući u obzir etiologiju, težinu poremećaja, brzinu razvoja i trajanje.
Na osnovu etiologije, razlikuju se dvije grupe hipoksičnih stanja:
♦ egzogena hipoksija (normo- i hipobarična);
♦ endogena hipoksija(tkivo, respiratorno, supstratno, kardiovaskularno, preopterećenje, krv).
Prema kriteriju težine životnih poremećaja razlikuju se blaga, umjerena (umjerena), teška i kritična (smrtonosna) hipoksija.
Na osnovu brzine nastanka i trajanja razlikuje se nekoliko vrsta hipoksije:
♦ Munjevita (akutna) hipoksija. Razvija se u roku od nekoliko sekundi (na primjer, tokom smanjenja tlaka u zrakoplovu
uređaji na visini većoj od 9.000 m ili kao rezultat brzog masovnog gubitka krvi).
♦ Akutna hipoksija. Razvija se unutar prvog sata nakon izlaganja uzroku hipoksije (na primjer, kao rezultat akutnog gubitka krvi ili akutnog respiratornog zatajenja).
♦ Subakutna hipoksija. Nastaje u roku od jednog dana (na primjer, kada nitrati, dušikovi oksidi, benzen uđu u tijelo).
♦ Hronična hipoksija. Razvija se i traje više od nekoliko dana (tjednima, mjesecima, godinama), na primjer, kod kronične anemije, srčane ili respiratorne insuficijencije.
ETIOLOGIJA I PATOGENEZA HIPOKSIJE Egzogeni tip hipoksije
Etiologija
Uzrok egzogene hipoksije je nedovoljna opskrba kisikom udahnutim zrakom.
Normobarična egzogena hipoksija. Prouzrokovano ograničenjem ulaska kiseonika u telo sa vazduhom u uslovima normalnog barometarskog pritiska na:
♦ Pronalaženje ljudi u malom i nedovoljno ventiliranom prostoru (na primjer, u rudniku, bunaru, liftu).
♦ U slučaju kršenja regeneracije vazduha ili snabdevanja smešom kiseonika za disanje u avionima i dubokomorskim vozilima, autonomna odela (kosmonauti, piloti, ronioci, spasioci, vatrogasci).
♦ Ako se ne poštuje tehnika ventilacije.
Hipobarična egzogena hipoksija. Prouzrokovano smanjenjem barometarskog pritiska pri podizanju na visinu (više od 3000-3500 m, gde je pO 2 vazduha ispod 100 mm Hg) ili u komori pod pritiskom. U ovim uslovima moguće je razviti planinsku, visinsku ili dekompresijsku bolest.
♦ Visinska bolest javlja se prilikom penjanja na planine, gdje je tijelo izloženo postepeno smanjenje barometarskog pritiska i pO 2 u udahnutom vazduhu, kao i hlađenje i povećana insolacija.
♦ Visinska bolest razvija se kod ljudi podignutih na velike visine u otvorenim avionima, kao i kada se smanji pritisak u tlačnoj komori. U ovim slučajevima tijelo je relativno pogođeno brzo smanjenje barometarskog pritiska i pO 2 u udahnutom vazduhu.
♦ Dekompresija bolest se uočava kada oštar smanjenje barometarskog pritiska (na primjer, kao rezultat smanjenja tlaka u zrakoplovu na visini većoj od 9.000 m).
Patogeneza egzogene hipoksije
Glavne karike u patogenezi egzogene hipoksije (bez obzira na njen uzrok) su: arterijska hipoksemija, hipokapnija, plinska alkaloza i arterijska hipotenzija.
♦ Arterijska hipoksemija je početna i glavna karika egzogene hipoksije. Hipoksemija dovodi do smanjenja opskrbe tkiva kisikom, što smanjuje intenzitet biološke oksidacije.
♦ Smanjena krvna napetost ugljen-dioksid(hipokapnija) nastaje kao rezultat kompenzacijske hiperventilacije pluća (zbog hipoksemije).
♦ Gasna alkaloza je rezultat hipokapnije.
♦ Smanjenje sistemskog krvnog pritiska (hipotenzija), u kombinaciji sa hipoperfuzijom tkiva, u velikoj meri je posledica hipokapnije. Izraženo smanjenje p a CO 2 signal je za sužavanje lumena arteriola mozga i srca.
Endogene vrste hipoksije
Endogene vrste hipoksije su rezultat mnogih patoloških procesa i bolesti, a može se razviti i uz značajno povećanje tjelesne potrebe za energijom.
Respiratorni tip hipoksije
Uzrok- respiratorna insuficijencija (nedovoljna izmjena plinova u plućima, detaljno opisana u poglavlju 23) može biti uzrokovana:
♦ alveolarna hipoventilacija;
♦ smanjena krvna perfuzija pluća;
♦ kršenje difuzije kiseonika kroz vazdušno-hematsku barijeru;
♦ disocijacija ventilacijsko-perfuzijskog omjera.
Patogeneza. Početna patogenetska veza je arterijska hipoksemija, obično u kombinaciji s hiperkapnijom i acidozom.
p a 0 2, pH, S a 0 2, p v 0 2, S v 0 2 opada, p a C0 2 raste.
Cirkulatorni (hemodinamski) tip hipoksije
Uzrok- nedovoljno dotok krvi u tkiva i organe. Postoji nekoliko faktora koji dovode do nedovoljne opskrbe krvlju:
♦ Hipovolemija.
♦ Smanjenje IOC-a kod srčane insuficijencije (vidi Poglavlje 22), kao i kod sniženog tonusa vaskularnih zidova (arterijskih i venskih).
♦ Poremećaji mikrocirkulacije (vidi Poglavlje 22).
♦ Poremećaj difuzije kiseonika kroz zid krvnih sudova (npr. kod upale vaskularnog zida - vaskulitis).
Patogeneza. Početna patogenetska veza je kršenje transporta oksigenirane arterijske krvi do tkiva.
Vrste cirkulatorna hipoksija. Postoje lokalni i sistemski oblici cirkulatorne hipoksije.
♦ Lokalna hipoksija je uzrokovana lokalnim poremećajima cirkulacije krvi i difuzije kiseonika iz krvi u tkiva.
♦ Sistemska hipoksija nastaje kao rezultat hipovolemije, zatajenja srca i smanjenog perifernog vaskularnog otpora.
Promjene sastav gasa i pH krvi: pH, p v 0 2, S v 0 2 se smanjuju, arteriovenska razlika u kiseoniku se povećava.
Hemična (krvna) hipoksija
Razlog je smanjenje efektivnog kapaciteta krvi za kiseonik, a samim tim i njene funkcije transporta kiseonika zbog:
♦ Teška anemija, praćena smanjenjem sadržaja Hb na manje od 60 g/l (vidi Poglavlje 22).
♦ Povrede transportnih svojstava Hb (hemoglobinopatije). To je uzrokovano promjenom njegove sposobnosti da oksigenira u kapilarama alveola i deoksigenira u kapilarama tkiva. Ove promjene mogu biti nasljedne ili stečene.
❖ Nasljedne hemoglobinopatije uzrokovane su mutacijama u genima koji kodiraju aminokiselinski sastav globina.
❖ Stečene hemoglobinopatije najčešće su rezultat izlaganja ugljen monoksidu, benzenu ili nitratima na normalnom Hb.
Patogeneza. Početna patogenetska veza je nesposobnost eritrocita Hb da veže kiseonik u kapilarama pluća, transportuje i oslobađa optimalnu količinu kiseonika u tkiva.
Promjene u sastavu plina i pH krvi: V0 2, pH, p v 0 2 se smanjuju, arteriovenska razlika u kisiku se povećava i V a 0 2 opada pri normalnom p a 0 2.
Hipoksija tipa tkiva
Uzroci - faktori koji smanjuju efikasnost iskorištavanja kiseonika od strane ćelija ili spregu oksidacije i fosforilacije:
♦ Joni cijanida (CN), posebno inhibirajući enzime, i metalni joni (Ag 2 +, Hg 2 +, Cu 2 +), što dovodi do inhibicije 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.
♦ Post (posebno proteinski), nedostaci hipo- i vitamina, metabolički poremećaji pojedinih minerala dovode do smanjenja sinteze bioloških oksidacionih enzima.
♦ Odvajanje procesa oksidacije i fosforilacije uzrokovanih mnogim endogenim agensima (na primjer, višak Ca 2+, H+, IVF, hormoni koji sadrže jod štitne žlijezde), kao i egzogene supstance (2,4-dinitrofenol, gramicidin i neke druge).
Patogeneza. Početna karika u patogenezi je nesposobnost bioloških oksidacionih sistema da iskoriste kiseonik sa stvaranjem visokoenergetskih jedinjenja.
Promjene u sastavu plina i pH krvi: smanjuju se pH i arteriovenska razlika u kisiku, povećavaju se SvO2, pvO2, V v O2.
Tip supstrata hipoksije
Razlog je nedostatak u ćelijama supstrata biološke oksidacije u uslovima normalne isporuke kiseonika u tkiva. IN kliničku praksu najčešće uzrokovan nedostatkom glukoze u stanicama kod dijabetes melitusa.
Patogeneza. Početna karika u patogenezi je inhibicija biološke oksidacije zbog nedostatka potrebnih supstrata.
Promjene u sastavu plina i pH krvi: smanjuju se pH i arteriovenska razlika u kisiku, povećava se S v O 2, p v O 2,
Hipoksija tipa preopterećenja
Razlog je značajna hiperfunkcija tkiva, organa ili njihovih sistema. Najčešće se opaža tijekom intenzivnog rada skeletnih mišića i miokarda.
Patogeneza. Prekomjerno opterećenje mišića (skeletnog ili srčanog) uzrokuje relativno (u poređenju s onim koji je potreban na datom nivou funkcije) nedovoljnu opskrbu mišića krvlju i nedostatak kisika u miocitima.
Promjene u sastavu plinova u krvi i pH vrijednosti: pH, S v O 2, p v O 2 indikatori se smanjuju, arteriovenska razlika u kiseoniku i indikatori p v CO 2 se povećavaju.
Mješoviti tip hipoksije
Mješoviti tip hipoksije rezultat je kombinacije nekoliko vrsta hipoksije.
Uzrok- faktori koji remete dva ili više mehanizama za isporuku i upotrebu kiseonika i metaboličkih supstrata u procesu biološke oksidacije.
♦ Droge u visoke doze sposoban da inhibira funkciju srca, neurona respiratornog centra i aktivnost enzima tkivno disanje. Kao rezultat, razvijaju se hemodinamske, respiratorne i tkivne hipoksije.
♦ Akutni masivni gubitak krvi dovodi kako do smanjenja kapaciteta krvi za kiseonik (zbog smanjenja sadržaja Hb), tako i do poremećaja cirkulacije: razvijaju se hemička i hemodinamska hipoksija.
♦ Kod teške hipoksije bilo kog porekla dolazi do poremećaja mehanizama transporta kiseonika i metaboličkih supstrata, kao i intenziteta bioloških oksidacionih procesa.
Patogeneza hipoksija miješanog tipa 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 plinova u krvi i pH at mješovita hipoksija određuju dominantni poremećaji mehanizama transporta i iskorišćavanja kiseonika, metaboličkih supstrata, kao i bioloških oksidacionih procesa u različitim tkivima. Priroda promjena može biti različita i vrlo dinamična.
ADAPTACIJA TIJELA NA HIPOKSIJU
U uslovima hipoksije, u telu se formira dinamički funkcionalni sistem za postizanje i održavanje optimalnog nivoa biološke oksidacije u ćelijama.
Postoje hitni i dugoročni mehanizmi adaptacije na hipoksiju.
Hitna adaptacija
Uzrok aktivacija hitnih mehanizama adaptacije: nedovoljan sadržaj ATP-a u tkivima.
Mehanizmi. Proces hitne adaptacije organizma na hipoksiju osigurava aktivaciju transportnih mehanizama O 2 i metaboličkih supstrata do stanica. Ovi mehanizmi već postoje u svakom organizmu i aktiviraju se odmah kada dođe do hipoksije.
Sistem spoljnog disanja
♦ Efekat: povećanje volumena alveolarne ventilacije.
♦ Mehanizmi djelovanja: povećanje frekvencije i dubine disanja, broja funkcionalnih alveola.
♦ Mehanizam djelovanja: povećanje udarnog volumena i frekvencije kontrakcija.
Vaskularni sistem
♦ Učinak: preraspodjela krvotoka – njegova centralizacija.
♦ Mehanizam dejstva: regionalna promena prečnika krvnih sudova (povećanje mozga i srca).
Krvni sistem
♦ Mehanizmi dejstva: oslobađanje crvenih krvnih zrnaca iz depoa, povećanje stepena zasićenosti Hb kiseonikom u plućima i disocijacija oksihemoglobina u tkivima.
♦ Efekat: povećanje efikasnosti biološke oksidacije.
♦ Mehanizmi djelovanja: aktivacija enzima tkivnog disanja i glikolize, pojačano spajanje oksidacije i fosforilacije.
Dugotrajna adaptacija
Uzrok uključivanje mehanizama dugotrajne adaptacije na hipoksiju: ponovljena ili stalna insuficijencija biološke oksidacije.
Mehanizmi. Dugotrajna adaptacija na hipoksiju ostvaruje se na svim nivoima vitalne aktivnosti: od tijela u cjelini do ćelijskog metabolizma. Ovi mehanizmi se formiraju postepeno, osiguravajući optimalnu životnu aktivnost u novim, često ekstremnim uslovima postojanja.
Glavni element dugotrajne adaptacije na hipoksiju je povećanje efikasnosti bioloških oksidacionih procesa u ćelijama.
Sistem biološke oksidacije
♦ Efekat: aktivacija biološke oksidacije koja je od ključnog značaja za dugotrajnu adaptaciju na hipoksiju.
♦ Mehanizmi: povećanje broja mitohondrija, njihovih krista i enzima u njima, povećanje sprege oksidacije i fosforilacije.
Sistem spoljnog disanja
♦ Efekat: povećan stepen oksigenacije krvi u plućima.
♦ Mehanizmi: hipertrofija pluća sa povećanjem broja alveola i kapilara u njima.
♦ Efekat: povećan minutni volumen srca.
♦ Mehanizmi: hipertrofija miokarda, povećanje broja kapilara i mitohondrija u kardiomiocitima, povećanje stope interakcije aktina i miozina, povećanje efikasnosti srčanih regulatornih sistema.
Vaskularni sistem
♦ Efekat: povećan nivo perfuzije tkiva krvlju.
♦ Mehanizmi: povećanje broja funkcionalnih kapilara, razvoj arterijske hiperemije u organima i tkivima koji doživljavaju hipoksiju.
Krvni sistem
♦ Efekat: povećanje kapaciteta krvi za kiseonik.
♦ Mehanizmi: aktivacija eritropoeze, povećana eliminacija crvenih krvnih zrnaca iz koštane srži, povećan stepen zasićenja Hb kiseonikom u plućima i disocijacija oksihemoglobina u tkivima.
Organi i tkiva
♦ Efekat: povećana operativna efikasnost.
♦ Mehanizmi: prelazak na optimalan nivo funkcionisanja, povećana metabolička efikasnost.
Regulacioni sistemi
♦ Efekat: povećana efikasnost i pouzdanost regulatornih mehanizama.
♦ Mehanizmi: povećana otpornost neurona na hipoksiju, smanjen stepen aktivacije simpatičko-nadbubrežnog i hipotalamo-hipofizno-nadbubrežnog sistema.
MANIFESTACIJE HIPOKSIJE
Promjene u vitalnim funkcijama tijela zavise od vrste hipoksije, njenog stepena, brzine razvoja, kao i od stanja reaktivnosti organizma.
Akutna (munjevito brza) teška hipoksija dovodi do brzog gubitka svijesti, potiskivanja tjelesnih funkcija i smrti.
Hronična (konstantna ili intermitentna) hipoksija obično je praćena adaptacijom organizma na hipoksiju.
POREMEĆAJI METABOLIZMA
Metabolički poremećaji su jedan od rane manifestacije hipoksija.
♦ Koncentracija anorganskog fosfata u tkivima raste kao rezultat povećane hidrolize ATP, ADP, AMP i CP, supresije reakcija oksidativne fosforilacije.
♦ Glikoliza uključena početna faza aktivira se hipoksija, koja je praćena nakupljanjem kiselih metabolita i razvojem acidoze.
♦ Sintetički procesi u ćelijama su inhibirani zbog nedostatka energije.
♦ Proteoliza se povećava usled aktivacije, u uslovima acidoze, proteaza, kao i neenzimske hidrolize proteina. Bilans dušika postaje negativan.
♦ Lipoliza se aktivira kao rezultat povećane aktivnosti lipaze i acidoze, koja je praćena nakupljanjem viška CT i IVF. Potonji imaju disocijacijski učinak na procese oksidacije i fosforilacije, čime se pogoršava hipoksija.
♦ Ravnoteža vode i elektrolita je poremećena usled supresije aktivnosti ATPaze, oštećenja membrana i jonskih kanala, kao i promene sadržaja niza hormona u organizmu (mineralokortikoidi, kalcitonin i dr.).
POREMEĆAJI FUNKCIJE ORGANA I TKIVA
Tokom hipoksije, disfunkcija organa i tkiva je izražena u različitom stepenu, što je određeno njihovom različitom otpornošću na hipoksiju. Tkivo nervnog sistema, posebno neuroni kore velikog mozga, ima najmanju otpornost na hipoksiju. Sa progresijom hipoksije i njenom dekompenzacijom, inhibira se funkcionisanje svih organa i njihovih sistema.
Kršenja BND-a u uslovima hipoksije se otkrivaju u roku od nekoliko sekundi. Ovo se pojavljuje:
♦ smanjena sposobnost adekvatne procene aktuelnih događaja i okruženja;
♦ osećaj nelagodnosti, težine u glavi, glavobolje;
♦ nekoordinacija pokreta;
♦ usporavanje logičkog razmišljanja i donošenja odluka (uključujući i one jednostavne);
♦ poremećaj svijesti i njen gubitak u težim slučajevima;
♦ kršenje bulbarnih funkcija, što dovodi do poremećaja srčanih i respiratornih funkcija i može uzrokovati smrt.
Kardiovaskularni sistem
♦ Smanjena kontraktilna funkcija miokarda i, s tim u vezi, smanjenje udarnog i srčanog minutnog volumena.
♦ Poremećaj protoka krvi u sudovima srca sa razvojem koronarna insuficijencija.
♦ Poremećaji srčanog ritma, uključujući atrijalnu fibrilaciju i fibrilaciju.
♦ Razvoj hipertenzivnih reakcija (sa izuzetkom određenih tipova hipoksije cirkulatornog tipa), naizmjeničnih arterijska hipotenzija, uključujući akutni (kolaps).
♦ Poremećaji mikrocirkulacije, koji se manifestuju prekomernim usporavanjem krvotoka u kapilarama, njegovom turbulentnom prirodom i arteriolarno-venularnim ranžiranjem.
Sistem spoljnog disanja
♦ Povećanje volumena alveolarne ventilacije u početnoj fazi hipoksije, praćeno (sa povećanjem stepena hipoksije i oštećenjem bulbarnih centara) progresivnim smanjenjem kako se razvija respiratorna insuficijencija.
♦ Smanjena opća i regionalna perfuzija plućnog tkiva zbog poremećaja cirkulacije.
♦ Smanjena difuzija gasova kroz vazdušno-hematsku barijeru (zbog razvoja edema i otoka ćelija interalveolarnog septuma).
Probavni sustav
♦ Poremećaji apetita (obično smanjeni).
♦ Poremećaj pokretljivosti želuca i crijeva (obično smanjena peristaltika, tonus i usporena evakuacija sadržaja).
♦ Razvoj erozija i čireva (naročito kod produžene teške hipoksije).
PRINCIPI ZA OTKLANJANJE HIPOKSIJE
Korekcija hipoksičnih stanja zasniva se na etiotropnim, patogenetskim i simptomatskim principima. Etiotropni tretman usmjerena na uklanjanje uzroka hipoksije. U slučaju egzogene hipoksije potrebno je normalizirati sadržaj kisika u udahnutom zraku.
♦ Hipobarična hipoksija se eliminiše uspostavljanjem normalnog barometarskog i, kao posledica, parcijalnog pritiska kiseonika u vazduhu.
♦ Normobarična hipoksija se sprečava intenzivnim provetravanjem prostorije ili snabdevanjem vazduha sa normalnim sadržajem kiseonika.
Endogene vrste hipoksije eliminišu se liječenjem bolesti
ili patološki proces koji dovodi do hipoksije. Patogenetski princip osigurava eliminaciju ključnih karika i prekidanje lanca patogeneze hipoksičnog stanja. Patogenetski tretman uključuje sljedeće aktivnosti:
♦ Uklanjanje ili smanjenje stepena acidoze u organizmu.
♦ Smanjenje ozbiljnosti jonskog disbalansa u ćelijama, međućelijskoj tečnosti, krvi.
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 nosača kiseonika i Pjotr Mihajlovič Albicki - koji su živeli u Tomsku - razvili su pitanja o kompenzaciji za hipoksiju.
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 opskrbe 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: povećanje stepena 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 respiratorna hipoksija: 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 transporter O2;
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 - hipoksija tkiva u mirovanju, ne zbog napetosti u sistemima 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, a samim tim i napetost O 2 u tkivima i venska krv pokazuje da se značajno smanjuje uz istovremeno smanjenje arteriovenske razlike u sadržaju kisika.
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. Ugljenmonoksid aktivno reaguje sa 2-valentnim gvožđem Hb, u povišenim koncentracijama ima direktan toksični efekat na ćelije, 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.
Hipoksični tip hipoksije (egzogena hipoksija) nastaje kao rezultat smanjenja pO2 u udahnutom zraku. Njegova najtipičnija manifestacija je planinska i visinska bolest. Hipoksična hipoksija se može javiti u svim slučajevima kada se vrši udisanje gasnih mešavina sa nedovoljnim parcijalnim pritiskom kiseonika. Mora se imati na umu da se hipoksična hipoksija može pojaviti pri disanju u skučenom prostoru (odjeljci za podmornice, skladišta, bunkeri, hangari), kao i kada oprema za disanje ne radi.Tokom hipoksične hipoksije, pO2 se smanjuje kako u alveolarnom zraku tako i u arterijskoj krvi i tkivima. Ukupni vensko-zračni gradijent se smanjuje.
Postoje 4 stepena težine hipoksije u zavisnosti od pO2 arterijske krvi:
1. stepen pO2 - 60-45 mm Hg. Art. Pojavljuju se prvi vidljivi znaci kršenja
oštećenje funkcija kardiovaskularnog i respiratornog sistema u vidu tahikardije, tahipneje, poremećene koordinacije pokreta, razvoja mišićne slabosti.
2. stepen pO2 - 50-40 mm Hg.
Art. Prekomatozno stanje, mentalni poremećaj i
emocionalnu sferu u vidu nemotivisane euforije (zbog hipoksije kore velikog mozga), daljeg oštećenja koordinacije pokreta, gubitka osjetljivosti, izraženih znakova srčane i respiratorne insuficijencije.
3 stepena pO2 - 40-20 mm Hg. Art. Karakteriziran je gubitkom svijesti. Žrtva
To uzrokuje cerebralnu komu, rigidnost mišića i može doći do zastoja srca.
4 stepena pO2 - manje od 20 mm Hg. Art. Karakterizira ga razvoj terminalnog stanja sa svim znacima ovaj proces i smrt žrtve.
Iz gornjih podataka jasno je da se pO2 koji odgovara nekoliko desetina mm Hg smatra smrtonosnim. čl., odnosno kada se sadržaj kisika u udahnutom zraku smanji za 60% ili više.
Jedan od uobičajenih oblika hipoksične hipoksije je visinska bolest - stanje u akutnom razvoju u kojem se razlikuju 2 oblika:
♦ kolaptoidni (karakteriziran progresivnim padom krvnog pritiska);
♦ nesvjestica (praćena gubitkom svijesti u roku od 10-15 sekundi).
Planinska bolest se razvija pri boravku na velikim visinama ili kada se dugo provodi u tlačnoj komori u hipobaričnim uslovima.
Pored parcijalnog pritiska kiseonika, vlažnosti vazduha, insolacije, jaki vjetrovi, niska mineralizacija vode za piće.
Stoga se tok planinske bolesti razlikuje na istim nadmorskim visinama, ali u različitim područjima.
Razlikuju se sljedeći oblici planinske bolesti:
♦ visinski plućni edem;
♦ visinski cerebralni edem;
♦ hemoragijski sindrom;
♦ kršenje sistema zgrušavanja krvi sa dominantnom hiperkoagulacijom.
Prema trajanju toka razlikuju se:
♦ fulminantna (nesvjestica oblik planinske bolesti) - razvija se u roku od nekoliko sekundi;
♦ akutni (kolaptoidni oblik planinske bolesti) - u roku od nekoliko minuta;
♦ hronični (prilikom boravka u uslovima velike nadmorske visine više sati i dana).
Basic etiološki faktor planinska bolest je smanjenje parcijalnog pritiska kiseonika u mešavini alveolarnih gasova, uzrokovano niskim parcijalnim pritiskom kiseonika u mešavini gasova koji se udiše.
30% ljudi neprilagođenih visinskoj hipoksemiji pati od visinske bolesti nakon brzog uspona na visinu veću od 3000 m nadmorske visine. Kod 75% bolesnih osoba simptomi akutne planinske bolesti se otkrivaju nakon brzog uspona na visinu veću od 4500 m nadmorske visine. Glavobolja, kao prvi znak početka planinske bolesti, povezana je sa spazmom moždanih žila kao odgovorom na pad napetosti ugljičnog dioksida u arterijskoj krvi kao rezultat kompenzacijske hiperventilacije, koja uzrokuje hipokapniju, ali ne eliminira arterijsku hipoksemiju. . Kada napetost kiseonika u arterijskoj krvi nije veća od 60 mmHg. čl., tada značajna hipoergoza cerebralnih neurona, uprkos suprotnosti autoregulacionog sistema lokalne brzine cerebralnog krvotoka, izaziva širenje arteriola i otvaranje prekapilarnih sfinktera u mikrocirkulacijskom sistemu mozga. Kao rezultat toga, dotok krvi u mozak se povećava, što se povećava intrakranijalnog pritiska i manifestuje se kao glavobolja.
Kompenzatorna hiperventilacija kod oboljelih od planinske bolesti na visinama u rasponu od 3000-4500 m nadmorske visine uzrokuje respiratornu alkalozu i bikarbonaturiju kao kompenzatorni odgovor na smanjenje sadržaja protona i povećanje anjona bikarbonata u ekstracelularnoj tekućini i stanicama.
Bikarbonaturijum povećava natriurezu i, smanjujući sadržaj natrijuma u organizmu, smanjuje volumen ekstracelularne tečnosti i čak izaziva hipovolemiju. Kada se penje na visine na kojima kompenzacijske reakcije kao odgovor na hipoksičnu hipoksiju nisu u stanju spriječiti pridruženu hipoergozu ćelija, hiperventilacija kroz povećanje potrošnje kisika u tijelu pogoršava sistemsku hipoergozu. Pojačana sistemska hiporergoza na nivou cijelog organizma povećava intenzitet anaerobne glikolize, što uzrokuje metaboličku laktacidozu tipa A.
Patološki nizak parcijalni pritisak kiseonika u udisanoj gasnoj mešavini služi kao stimulans za „alveolo-kapilarni refleks” sa središnjom karikom koja još uvek nije identifikovana. U eferentnoj vezi, na nivou efektora, refleks sužava plućne venule i arteriole, što uzrokuje primarnu plućnu vensku i arterijsku hipertenziju. Plućni arterijska hipertenzija može dovesti do akutne insuficijencije desne komore kao rezultat patogeno visokog naknadnog opterećenja desne komore.
110.1. Klasifikacija hipoksičnih stanja
Hipoksija je tipičan patološki proces karakteriziran smanjenjem sadržaja kisika u krvi (hipoksemija) i tkivima, razvojem kompleksa sekundarnih nespecifičnih metaboličkih i funkcionalni poremećaji, kao i reakcija adaptacije.
Prvu klasifikaciju hipoksičnih stanja predložio je Barcroft (1925), a zatim je dopunio i poboljšao I.R. Petrov (1949). Klasifikacija I.R. Petrova se i danas koristi. Prema ovoj klasifikaciji, razlikuje se hipoksija egzogenog i endogenog porijekla.
Hipoksija egzogenog porijekla temelji se na nedostatku kisika u udahnutom zraku, pa se stoga razlikuju normobarična i hipobarična hipoksija. Hipoksija endogenog porijekla uključuje sljedeće vrste:
a) respiratorni (respiratorni); b) kardiovaskularni (cirkulacijski); c) hemična (krv); d) tkivo (histotoksično); d) mješoviti.
Prema protoku postoje:
Munjevito (u roku od nekoliko sekundi, na primjer, kada se u avionu smanji pritisak na velikoj visini);
Akutni (koji se razvija u roku od nekoliko minuta ili u roku od jednog sata kao rezultat akutnog gubitka krvi, akutnog zatajenja srca ili disanja, trovanja ugljičnim monoksidom, trovanja cijanidom, šoka, kolapsa);
Subakutna (nastaje u roku od nekoliko sati kada u organizam uđu agensi koji stvaraju methemoglobin, kao što su nitrati, benzen, a u nekim slučajevima i kao rezultat polako rastućeg zatajenja disanja ili srca;
Hronična hipoksija, koja se javlja kod respiratorne i srčane insuficijencije i drugih oblika patologije, kao i kod hronične anemije, boravak u rudnicima, bunarima, pri radu u ronilačkim i zaštitnim odelima.
Oni su:
a) lokalna (lokalna) hipoksija, koja se razvija tokom ishemije, venske hiperemije, prestaze i zastoja u području upale;
b) opšta (sistemska) hipoksija, koja se opaža kod hipovolemije, zatajenja srca, šoka, kolapsa, DIC-a, anemije.
Poznato je da su na hipoksiju najotpornije kosti, hrskavica i tetive, koje zadržavaju normalnu strukturu i vitalnost mnogo sati kada je dotok kisika potpuno prekinut. Poprečnoprugasti mišići izdržavaju hipoksiju 2 sata; bubrezi, jetra - 20-30 minuta. Moždana kora je najosjetljivija na hipoksiju.
10.2. Opće karakteristike etioloških i patogenetskih faktora hipoksije egzogenog i endogenog porijekla
Egzogeni tip hipoksije nastaje kada se parcijalni tlak kisika u zraku koji ulazi u tijelo smanji. Pri normalnom barometrijskom pritisku govorimo o normobaričnoj egzogenoj hipoksiji (primjer bi bio boravak u skučenim prostorima male zapremine). Sa smanjenjem barometarskog pritiska razvija se hipobarična egzogena hipoksija (potonja se uočava pri izdizanju na visinu gde se PO2 vazduha smanjuje na približno 100 mm Hg. Utvrđeno je da kada se PO2 smanji na 50 mm Hg, teški poremećaji, nespojivo sa životom).
Kao odgovor na promjene u plinovitom sastavu krvi (hipoksemija i hiperkapnija), pobuđuju se hemoreceptori aorte, karotidnih glomerula i centralnih hemoreceptora, što uzrokuje stimulaciju bulbarnog respiratornog centra, razvoj tahi- i hiperpneje, plinsku alkalozu i povećanje broja funkcionalnih alveola.
Endogena hipoksična stanja su u većini slučajeva rezultat patoloških procesa i bolesti koje dovode do poremećaja razmjene plinova u plućima, nedovoljnog transporta kisika u organe ili poremećaja njegove upotrebe u tkivima.
Respiratorna hipoksija
Respiratorna hipoksija nastaje zbog nedovoljne izmjene plinova u plućima, što može biti uzrokovano iz sljedećih razloga: alveolarna hipoventilacija, smanjena krvna perfuzija pluća, poremećena difuzija kiseonika kroz vazdušnu barijeru i, shodno tome, kršenje omjera ventilacije i perfuzije. Patogenetska osnova respiratorne hipoksije je smanjenje sadržaja oksihemoglobina, povećanje koncentracije reduciranog hemoglobina, hiperkapnija i gasna acidoza.
Hipoventilacija pluća je rezultat niza patogenetskih faktora:
a) kršenje biomehaničkih svojstava respiratornog aparata u opstruktivnim i restriktivnim oblicima patologije;
b) nervozan i humoralna regulacija ventilacija;
c) smanjena krvna perfuzija pluća i poremećena difuzija O2 kroz vazdušno-hematsku barijeru;
d) prekomjerno intra- i ekstrapulmonalno šantiranje venske krvi.
Cirkulatorna (kardiovaskularna, hemodinamska) hipoksija se razvija uz lokalne, regionalne i sistemske hemodinamske poremećaje. Ovisno o mehanizmima razvoja cirkulatorne hipoksije, mogu se razlikovati ishemijski i stagnirajući oblici. Osnova cirkulatorne hipoksije može biti apsolutno zatajenje cirkulacije ili relativno s naglim povećanjem potrebe tkiva za opskrbom kisikom (u stresnim situacijama).
Generalizirana cirkulatorna hipoksija nastaje sa zatajenjem srca, šokom, kolapsom, dehidracijom, sindromom diseminirane intravaskularne koagulacije itd., te ako se pojave hemodinamski poremećaji u veliki krug cirkulacija krvi, saturacija kiseonika u plućima može biti normalna, ali je njegova isporuka u tkiva poremećena zbog razvoja venske hiperemije i zagušenja u sistemskoj cirkulaciji. Kada se pojave hemodinamski poremećaji u žilama plućne cirkulacije, pati oksigenacija arterijske krvi. Lokalna cirkulatorna hipoksija javlja se u području tromboze, embolije, ishemije i venske hiperemije pojedinih organa i tkiva.
Posebno mjesto zauzima hipoksija, koja je povezana s poremećenim transportom kisika u stanice sa smanjenjem propusnosti membrane za O2. Potonji se opaža kod intersticijalnog plućnog edema i intracelularne hiperhidratacije.
Cirkulatornu hipoksiju karakterizira: smanjenje PaO2, povećanje iskorištenja O2 u tkivima zbog usporavanja protoka krvi i aktivacije citokroma sistema, povećanje nivoa jona vodonika i ugljičnog dioksida u tkivima. Povreda plinskog sastava krvi dovodi do refleksne aktivacije respiratornog centra, razvoja hiperpneje i povećanja brzine disocijacije oksihemoglobina u tkivima.
Hemička (krvna) hipoksija nastaje kao rezultat smanjenja efektivnog kapaciteta krvi za kisik i, posljedično, njene funkcije transporta kisika. Prijenos kisika iz pluća u tkiva se gotovo u potpunosti odvija uz učešće Hb. Glavne karike u smanjenju kapaciteta krvi za kiseonik su:
1) smanjenje sadržaja Hb po jedinici volumena krvi iu cijelosti, na primjer, s teškom anemijom uzrokovanom poremećenom hematopoezom koštane srži različitog porekla, sa posthemoragijskom i hemolitičkom anemijom.
2) kršenje transportnih svojstava Hb, što može biti uzrokovano ili smanjenjem sposobnosti Hb eritrocita da veže kisik u kapilarama pluća, ili da transportuje i oslobađa optimalnu količinu istog u tkiva, što se opaža kod nasljednih i stečenih hemoglobinopatija.
Vrlo često se hemička hipoksija uočava tijekom trovanja ugljičnim monoksidom (ugljičnim monoksidom), budući da ugljični monoksid ima izuzetno visok afinitet za hemoglobin, gotovo 300 puta veći od afiniteta kisika za njega. Kada ugljični monoksid stupi u interakciju s hemoglobinom u krvi, nastaje karboksihemoglobin, koji nema sposobnost transporta i oslobađanja kisika.
Ugljenmonoksid se nalazi u visokim koncentracijama u izduvnim gasovima motora sa unutrašnjim sagorevanjem, u domaći gas itd.
Teški poremećaji u funkcionisanju organizma nastaju kada se sadržaj HbCO u krvi poveća na 50% (od ukupne koncentracije hemoglobina). Povećanje njegovog nivoa na 70-75% dovodi do teške hipoksemije i smrti.
Karboksihemoglobin ima jarko crvenu boju, pa kada se proizvodi u višku u tijelu, koža i sluzokože postaju crveni. Eliminacija CO iz udahnutog zraka dovodi do disocijacije HbCO, ali je taj proces spor i traje nekoliko sati.
Utjecaj na organizam brojnih hemijskih spojeva (nitrati, nitriti, dušikov oksid, benzen, neki toksini infektivnog porekla, lijekovi: fenazepam, amidopirin, sulfonamidi, produkti peroksidacije lipida i dr.) dovodi do stvaranja methemoglobina, koji nije u stanju da prenosi kisik, jer sadrži oksidni oblik željeza (Fe3+).
Oksidni oblik Fe3+ obično se nalazi u vezi sa hidroksilom (OH-). MetHb ima tamno smeđu boju i tu nijansu dobivaju krv i tkiva tijela. Proces stvaranja metHb je reverzibilan, ali se njegovo vraćanje u normalan hemoglobin odvija relativno sporo (u roku od nekoliko sati), kada željezo Hb ponovo prelazi u oksidni oblik. Stvaranje methemoglobina ne samo da smanjuje kapacitet kisika u krvi, već također smanjuje sposobnost aktivnog oksihemoglobina da se disocira oslobađanjem kisika u tkiva.
Tkivna (histotoksična) hipoksija nastaje zbog narušavanja sposobnosti stanica da apsorbiraju kisik (s njegovom normalnom dostavom u ćeliju) ili zbog smanjenja učinkovitosti biološke oksidacije kao rezultat razdvajanja oksidacije i fosforilacije.
Razvoj tkivne hipoksije povezan je sa sljedećim patogenetskim faktorima:
1. Kršenje aktivnosti enzima biološke oksidacije u procesu:
a) specifično vezivanje aktivnih centara enzima, na primjer, cijanida i nekih antibiotika;
b) vezivanje SH grupa proteinskog dijela enzima za jone teških metala (Ag2+, Hg2+, Cu2+), što rezultira stvaranjem neaktivnih oblika enzima;
c) kompetitivno blokiranje aktivnog centra enzima supstancama koje imaju strukturnu analogiju sa prirodnim supstratom reakcije (oksalati, malonati).
2. Poremećaj sinteze enzima, koji može nastati kod nedostatka vitamina B1 (tiamin), B3 (PP), nikotinska kiselina itd., kao i za kaheksiju različitog porekla.
3. Odstupanja od optimuma fizičko-hemijskih parametara unutrašnje sredine organizma: pH, temperature, koncentracije elektrolita i dr. Ove promene se javljaju kod različitih bolesti i patoloških stanja (hipotermija i hipertermija, zatajenje bubrega, srca i jetre). , anemija) i smanjuju efikasnost biološke oksidacije.
4. Dezintegracija bioloških membrana, uzrokovana uticajem patogenih faktora infektivne i neinfektivne prirode, praćena smanjenjem stepena sprege oksidacije i fosforilacije, supresijom stvaranja visokoenergetskih jedinjenja u respiratornom lancu. Sposobnost razdvajanja oksidativne fosforilacije i disanja u mitohondrijama posjeduju: višak H+ i Ca2+ jona, slobodnih masne kiseline, adrenalin, tiroksin i trijodtironin, neke lekovite supstance(dikumarin, gramicidin, itd.). U ovim uslovima, potrošnja kiseonika tkiva se povećava. U slučajevima oticanja mitohondrija, prekida oksidativne fosforilacije i disanja večina energija se transformiše u toplotu i ne koristi se za resintezu makroerga. Efikasnost biološke oksidacije je smanjena.
Bibliografska veza
Česnokova N.P., Brill G.E., Polutova N.V., Bizenkova M.N. PREDAVANJE 10 HIPOKSIJA: VRSTE, ETIOLOGIJA, PATOGENEZA // Naučna recenzija. medicinske nauke. – 2017. – br. 2. – str. 53-55;URL: https://science-medicine.ru/ru/article/view?id=979 (datum pristupa: 18.07.2019.). Predstavljamo Vam časopise koje izdaje izdavačka kuća "Akademija prirodnih nauka"
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, koja inhibira uzimanje glukoze u stanicama, osigurava visoki nivo glukoneogeneza, 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 narušavanja aktivnosti organa koji su visoko osetljivi na nedostatak kiseonika (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), insuficijencijom 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 praćen je snažnom ekscitacijom centralnog nervnog sistema, prekomernom aktivacijom neuroendokrinih mehanizama za mobilizaciju rezervi i masivnim oslobađanjem kortikosteroidnih hormona sa prevlastom mineralokortikoidnog efekta. 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 proizvodnja makroergi povezanih s nedostatkom kisika zamjenjuje se povećanom anaerobnom glikolizom, zbog čega se razvija intracelularna acidoza na pozadini ekstracelularne alkaloze. U ovim uslovima dolazi do progresivnog smanjenja tonusa glatke mišiće krvnih sudova, hipotenzija, vaskularna permeabilnost se povećava, ukupni periferni otpor se smanjuje. 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, generalizirano vazdušna embolija krvnih sudova i blokade protoka krvi. 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 reološka svojstva krv, uključujući viskozitet. Zauzvrat, povećanje viskoznosti povećava ukupni periferni vaskularni otpor, pri čemu se povećava opterećenje srca i razvija se hipertrofija miokarda. Postupno povećanje gubitka CO2 s izdahnutim zrakom praćeno je povećanjem njegovog negativnog utjecaja na tonus vaskularnih glatkih mišićnih stanica, što pomaže 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 se isključi funkcija citokrom oksidaze, zaustavi prijenos 02 iz hemoglobina u tkiva, nagli pad intracelularni redoks potencijal, blokada oksidativne fosforilacije, smanjena aktivnost ATPaze, pojačani 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. Kod 20-40% saturacije krvi dolazi do teškog CO 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 krvi za kisik 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, što 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 - jetre 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 protoka krvi dolazi 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 se višak količine oslobađa u ekstracelularno okruženje. toksični proizvodi lipidna peroksidacija, ishemijski proteinski toksini, nedovoljno oksidirani produkti, lizozomalni enzimi, biološki aktivne tvari (histamin, kinini) i voda. 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 kiseonika za ćelije organa i tkiva dovodi do disfunkcije mitohondrija, povećane permeabilnosti unutrašnjih membrana za Ca2+ i druge jone, kao i oštećenja ključnih enzima aerobnih metaboličkih procesa. 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 procesa 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 |
||
Bark veliki mozak, 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 međuprodukata metaboličkih procesa i toksične supstance. 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. Uslovi iskustva raznih organa za akutnu cirkulatornu hipoksiju date su u tabeli. 7.