Страница 35 из 228
Гипоксия нагрузки возникает при напряженной мышечной активности (тяжелая физическая работа, судороги и др.). Она характеризуется значительным усилением утилизации кислорода скелетной мускулатурой, развитием выраженной венозной гипоксемии и гиперкапнии, накоплением недоокисленных продуктов распада, развитием умеренного метаболического ацидоза. При включении механизмов мобилизации резервов наступает полная или частичная нормализация кислородного баланса в организме за счет продукции вазодилататоров, расширения сосудов, увеличения объема кровотока, уменьшения размера межкапиллярных пространств и срока прохождения крови в капиллярах. Это приводит к уменьшению гетерогенности кровотока и выравниванию его в работающих органах и тканях.
Острая нормобарическая гипоксическая гипоксия развивается при уменьшении дыхательной поверхности легких (пневмоторакс, удаление части легкого), «коротком замыкании» (заполнение альвеол экссудатом, транссудатом, ухудшение условий диффузии), при снижении парциального напряжения кислорода во вдыхаемом воздухе до 45 мм рт.ст. и ниже, при чрезмерном открытии артериоловенулярных анастомозов (гипертензия малого круга кровообращения). Вначале развивается умеренный дисбаланс между доставкой кислорода и потребностью тканей в нем (снижение РС2 артериальной крови до 19 мм рт.ст.). Включаются нейроэндокринные механизмы мобилизации резервов. Снижение РО2 в крови вызывает тотальное возбуждение хеморецепторов, через посредство которых стимулируются ретикулярная формация, симпатико-адреналовая система, в крови увеличивается содержание катехоламинов (в 20-50 раз) и инсулина. Возрастание симпатических влияний ведет к увеличению ОЦК, повышению насосной функции сердца, скорости и объема кровотока, артериовенозной разницы по кислороду на фоне вазоконстрикции и гипертензии, углубления и учащения дыхания. Интенсификация утилизации в тканях норадреналина, адреналина, инсулина, вазопрессина и других биологически активных веществ, усиленное образование медиаторов клеточных экстремальных состояний (диацилглицерид, инозитол-трифосфат, простагландин, тромбоксан, лейкотриен и др.) способствуют дополнительной активации обмена веществ в клетках, что ведет к изменению концентрации субстратов обмена и коферментов, увеличению активности окислительно-восстановительных ферментов (альдолаза, пируваткиназа, сукциндегидрогеназа) и снижению активности гексокиназы. Возникающая недостаточность энергетического обеспечения за счет глюкозы замещается усилением липолиза, возрастанием концентрации жирных кислот в крови. Высокая концентрация жирных кислот, ингибируя усвоение клетками глюкозы, обеспечивает высокий уровень глюконеогенеза, развитие гипергликемии. Одновременно активируются гликолитическое расщепление углеводов, пентозный цикл, катаболизм белков с высвобождением глюкогенных аминокислот. Однако чрезмерная утилизация АТФ в обменных процессах не восполняется. Это сочетается с накоплением в клетках АДФ, АМФ и других адениловых соединений, что ведет к недостаточной утилизации лактата, кетоновых тел, образующихся при активации расщепления жирных кислот в клетках печени, миокарда. Накопление кетоновых тел способствует возникновению вне- и внутриклеточного ацидоза, дефициту окисленной формы НАД, угнетению активности Na+-К+- зависимой АТФазы, нарушению деятельности Na+/K+-нacoca и развитию отека клеток. Совокупность дефицита макроэргов, вне- и внутриклеточного ацидоза ведет к нарушению деятельности органов, обладающих высокой чувствительностью к дефициту кислорода (ЦНС, печень, почки, сердце и др.).
Ослабление сокращений сердца снижает величину ударного и минутного объема, повышает венозное давление и сосудистую проницаемость, особенно в сосудах малого круга кровообращения. Это ведет к развитию интерстициального отека и расстройствам микроциркуляции, уменьшению жизненной емкости легких, что еще более усугубляет нарушения деятельности ЦНС и благоприятствует переходу стадии компенсации в стадию декомпенсированной гипоксии. Стадия декомпенсации развивается при резко выраженном дисбалансе между доставкой кислорода и потребностью тканей в нем (снижение Р02 артериальной крови до 12 мм рт.ст. и ниже). В этих условиях отмечается не только недостаточность нейроэндокринных механизмов мобилизации, но и почти полное исчерпывание резервов. Так, в крови и тканях устанавливается стойкий дефицит КТА, глюкокортикоидов, вазопрессина и других биологически активных веществ, что ослабляет влияние регулирующих систем на органы и ткани и облегчает прогрессирующее развитие расстройств микроциркуляции, особенно в малом круге кровообращения с микроэмболией легочных сосудов. В то же время снижение чувствительности гладких мышц сосудов к симпатическим воздействиям ведет к угнетению сосудистых рефлексов, патологическому депонированию крови в системе микроциркуляции, чрезмерному раскрытию артериоловенулярных анастомозов, централизации кровообращения, потенцированию гипоксемии, дыхательной и сердечной недостаточности.
В основе указанной выше патологии лежит углубление нарушений окислительно-восстановительных процессов - развитие недостатка никотинамидных коферментов, преобладание их восстановленных форм, угнетение процессов гликолиза и генерации энергии. В тканях почти полностью отсутствует преобразованная АТФ, снижается активность супероксиддисмутазы и других ферментных компонентов антиоксидантной системы, резко активируется свободнорадикальное окисление, возрастает образование активных радикалов. В этих условиях происходит массивное образование токсичных перекисных соединений и ишемического токсина белковой природы. Развиваются тяжелые повреждения митохондрий в связи с нарушением метаболизма длинных цепей ацетил-КоА, тормозится транслокация адениннуклеотидов, увеличивается проницаемость внутренних мембран для Са2+. Активация эндогенных фосфолипаз ведет к усилению расщепления фосфолипидов мембран, происходит повреждение рибосом, подавление синтеза белков и ферментов, активация лизосомальных ферментов, развитие аутолитических процессов, дезорганизация молекулярной гетерогенности цитоплазмы, перераспределение электролитов. Подавляется активный энергозависимый транспорт ионов через мембраны, что ведет к необратимой потере внутриклеточного К+, ферментов и к гибели клеток.
Хроническая нормобарическая гипоксическая гипоксия развивается при постепенном уменьшении дыхательной поверхности легких (пневмосклероз, эмфизема), ухудшении условий диффузии (умеренный длительный дефицит содержания О2 во вдыхаемом воздухе), недостаточности сердечно-сосудистой системы. В начале развития хронической гипоксии обычно поддерживается легкий дисбаланс между доставкой кислорода и потребностью тканей в нем за счет включения нейроэндокринных механизмов мобилизации резервов. Небольшое снижение РО2 в крови ведет к умеренному повышению активности хеморецепторов симпатико-адреналовой системы. Концентрация катехоламинов в жидких средах и тканях сохраняется близкой к норме за счет более экономного их расходования в обменных процессах. Это сочетается с небольшим увеличением скорости кровотока в магистральных и резистивных сосудах, замедлением ее в нутритивных сосудах в результате возрастания капилляризации тканей и органов. Происходит увеличение отдачи и извлечения кислорода из крови. На этом фоне отмечаются умеренная стимуляция генетического аппарата клеток, активация синтеза нуклеиновых кислот и белков, увеличение биогенеза митохондрий и других клеточных структур, гипертрофия клеток. Увеличение концентрации дыхательных ферментов на кристах митохондрий усиливает способность клеток утилизировать кислород при понижении его концентрации во внеклеточной среде в результате повышения активности цитохромоксидаз, дегидраз цикла Кребса, увеличения степени сопряжения окисления и фосфорилирования. Достаточно высокий уровень синтеза АТФ поддерживается также за счет анаэробного гликолиза одновременно с активацией окисления, других энергетических субстратов - жирных кислот, пирувата и лактата и стимуляцией глюконеогенеза главным образом в печени и скелетной мускулатуре. В условиях умеренной тканевой гипоксии усиливается продукция эритропоэтина, стимулируются размножение и дифференцировка клеток эритроидного ряда, укорачиваются сроки созревания эритроцитов с повышенной гликолитической способностью, увеличивается выброс эритроцитов в кровоток, возникает полицитемии с возрастанием кислородной емкости крови.
Усугубление дисбаланса между доставкой и потреблением кислорода в тканях и органах в более поздний период индуцирует развитие недостаточности нейроэндокринных механизмов мобилизации резервов. Это связано со снижением возбудимости хеморецепторов, главным образом синокаротидной зоны, адаптацией их к пониженному содержанию кислорода в крови, угнетением активности симпатико-адреналовой системы, снижением концентраций КТА в жидких средах и тканях, развитием внутриклеточного дефицита КТА и содержания их в митохондриях, угнетением активности окислительно-восстановительных ферментов. В органах с высокой чувствительностью к недостатку О2 это ведет к развитию повреждений в виде дистрофических нарушений с характерными изменениями ядерно-цитоплазматических отношений, угнетением продукции белков и ферментов, вакуолизацией и другими изменениями. Активация в этих органах пролиферации соединительнотканных элементов и замещение ими погибших паренхиматозных клеток ведет, как правило, к развитию склеротических процессов из-за разрастания соединительной ткани.
Острая гипобарическая гипоксическая гипоксия возникает при быстром перепаде атмосферного давления - разгерметизации кабины самолета при высотных полетах, восхождении на высокие горы без проведения искусственной адаптации и др. Интенсивность патогенного действия гипоксии на организм находится в прямой зависимости от степени снижения атмосферного давления.
Умеренное снижение атмосферного давления (до 460 мм рт.ст., высота около 4 км над уровнем моря) снижает РО2 в артериальной крови до 50 мм рт.ст. и оксигенацию гемоглобина до 90 %. Возникает временный дефицит кислородного снабжения тканей, который ликвидируется в результате возбуждения ЦНС и включения нейроэндокринных механизмов мобилизации резервов - дыхательного, гемодинамического, тканевого, эритропоэтического, осуществляющих полноценную компенсацию потребности тканей в кислороде.
Значительное уменьшение атмосферного давления (до 300 мм рт.ст., высота 6-7 км над уровнем моря) ведет к снижению РО2 в артериальной крови до 40 мм рт.ст. и ниже и оксигенации гемоглобина менее 90 %. Развитие выраженного дефицита кислорода в организме сопровождается сильным возбуждением ЦНС, чрезмерной активацией нейроэндокринных механизмов мобилизации резервов, массивным выбросом кортикостероидных гормонов с преобладанием минералокортикоидного эффекта. Однако в процессе включения резервов создаются «порочные» круги в виде усиления и учащения дыхания, возрастания потери СО2 с выдыхаемым воздухом при резко пониженном атмосферном давлении. Развиваются гипокапния, алкалоз и прогрессирующее ослабление внешнего дыхания. Связанное с дефицитом кислорода угнетение окислительно-восстановительных процессов и продукции макроэргов замещается усилением анаэробного гликолиза, в результате которого развивается внутриклеточный ацидоз на фоне внеклеточного алкалоза. В этих условиях возникают прогрессирующее снижение тонуса гладкой мускулатуры сосудов, гипотония, увеличивается проницаемость сосудов, уменьшается общее периферическое сопротивление. Это вызывает задержку жидкости, периферический отек, олигурию, расширение сосудов мозга, усиление кровотока и развития отека мозга, которые сопровождаются головной болью, дискоординацией движений, бессонницей, тошнотой, а на стадии тяжелой декомпенсации - потерей сознания.
Синдром высотной декомпрессии возникает при дегерметизации кабин летательных аппаратов при полетах, когда атмосферное давление составляет 50 мм рт.ст. и менее при высоте 20 км и более над уровнем моря. Дегерметизация ведет к быстрой утрате газов организмом и уже при достижении их напряжения 50 мм рт.ст. возникает закипание жидких сред, так как при таком низком парциальном давлении точка кипения воды составляет 37 °С. Через 1,5-3 мин после начала кипения развивается генерализованная воздушная эмболия сосудов и блокада кровотока. Спустя несколько секунд после этого появляется аноксия, которая прежде всего нарушает функцию ЦНС, так как в ее нейронах в течение 2,5-3 мин наступает аноксическая деполяризация с массивным выходом К+ и диффузией Сl внутрь через цитоплазматическую мембрану. По истечении критического для аноксии нервной системы срока (5 мин) нейроны необратимо повреждаются и погибают.
Хроническая гипобарическая гипоксическая гипоксия развивается у лиц, длительно пребывающих на высокогорье. Она характеризуется длительной активацией нейроэндокринных механизмов мобилизации резервов использования кислорода в организме. Однако и в этом случае возникают дискоординация физиологических процессов и связанные с нею порочные круги.
Гиперпродукция эритропоэтина ведет к развитию полицитемии и изменениям реологических свойств крови, в том числе вязкости. В свою очередь увеличение вязкости повышает общее периферическое сопротивление сосудов, при котором возрастает нагрузка на сердце и развивается гипертрофия миокарда. Постепенное усиление потери СО2 с выдыхаемым воздухом сопровождается возрастанием ее отрицательного влияния на тонус гладкомышечных клеток сосудов, что способствует замедлению кровотока в малом круге кровообращения и повышению РСО2 в артериальной крови. Замедленный процесс изменений содержания СО2 во внеклеточной среде обычно слабо влияет на возбудимость хеморецепторов и не индуцирует их адаптационной перестройки. Это ослабляет эффективность рефлекторной регуляции газового состава крови и завершается возникновением гиповентиляции. Повышение РСО2 артериальной крови ведет к возрастанию проницаемости сосудов и ускорению транспорта жидкости в интерстициальное пространство. Возникающая при этом гиповолемия рефлекторно стимулирует продукцию гормонов, блокирующих выделение воды. Накопление ее в организме создает отечность тканей, нарушает кровоснабжение ЦНС, что проявляется в виде неврологических расстройств. При разряжении воздуха повышенная потеря влаги с поверхности слизистых оболочек часто приводит к развитию катара верхних дыхательных путей.
Цитотоксическую гипоксию вызывают цитотоксические яды, обладающие тропностью к ферментам аэробного окисления в клетках. При этом ионы цианидов связываются с ионами железа в составе цитохромоксидазы, что ведет к генерализованной блокаде дыхания клетки. Этот вид гипоксии может вызывать аллергическая альтерация клеток немедленного типа (реакции цитолиза). Для цитотоксической гипоксии характерна инактивация ферментных систем, катализирующих процессы биоокисления в клетках тканей при выключении функции цитохромоксидазы, прекращении переноса 02 от гемоглобина к тканям, резком снижении внутриклеточного редокс-потенциала, блокаде окислительного фосфорилирования, снижении активности АТФазы, усилении глико-, липо-, протеолитических процессов в клетке. Результатом таких повреждений является развитие нарушений Na+/K+-Hacoca, угнетение возбудимости нервных, миокардиальных и других типов клеток. При быстром возникновении дефицита потребления О2 в тканях (более 50 %) снижается артериовенозная разница по кислороду, увеличивается отношение лакчат/пируват, резко возбуждаются хеморецепторы, что чрезмерно увеличивает легочную вентиляцию, снижает РСО2 артериальной крови до 20 мм рт.ст., повышает pH крови и спинномозговой жидкости и вызывает гибель на фоне выраженного дыхательного алкалоза.
Гемическая гипоксия возникает при уменьшении кислородной емкости крови. Каждые 100 мл полностью оксигенированной крови здоровых мужчин и женщин, содержащей гемоглобин в количестве 150 г/л, связывают 20 мл О2. При снижении содержания гемоглобина до 100 г/л 100 мл крови связывают 14 мл О2, а при уровне гемоглобина 50 г/л происходит связывание лишь 8 мл О2. Дефицит кислородной емкости крови за счет количественной недостаточности гемоглобина развивается при постгеморрагической, железодефицитной и других видах анемий. Другой причиной гемической гипоксии является карбонмоно- оксидемия, которая легко возникает при наличии значительного количества СО во вдыхаемом воздухе. Сродство СО к гемоглобину в 250 раз превышает сродство О2. Поэтому СО быстрее, чем О2 взаимодействует с гемопротеинами - гемоглобином, миоглобином, цитохромоксидазой, цитохромом Р-450, каталазой и пероксидазой. Функциональные проявления при отравлении СО зависят от количества карбоксигемоглобина в крови. При 20- 40 % насыщении крови СО возникает сильная головная боль; при 40-50 % нарушаются зрение, слух, сознание; при 50-60 % развивается кома, кардиореспираторная недостаточность, смерть.
Разновидностью гемической гипоксии является анемическая гипоксия, при которой РО2 артериальной крови может быть в пределах нормы, в то время как содержание кислорода снижено. Уменьшение кислородной емкости крови, нарушение доставки кислорода тканям включает нейроэндокринные механизмы мобилизации резервов, направленных на компенсацию потребностей тканей в кислороде. Это происходит в основном за счет изменений параметров гемодинамики - уменьшения ОПС, прямо зависящего от вязкости крови, увеличения сердечного выброса и дыхательного объема. При недостаточности компенсации развиваются дистрофические процессы, главным образом в паренхиматозных клетках (разрастание соединительной ткани, склероз внутренних органов - печени И др.).
Местная циркуляторная гипоксия возникает при наложении на конечность кровоостанавливающего жгута (турникета), синдрома длительного раздавливания тканей, реплантации органов, особенно печени, при острой кишечной непроходимости, эмболиях, тромбозе артерий, инфаркте миокарда.
Кратковременная блокада циркуляции крови (турникет до 2 ч) ведет к резкому увеличению артериовенозной разницы в результате более полноценного извлечения тканями из крови кислорода, глюкозы и других питательных продуктов. Одновременно активируется гликогенолиз и в тканях поддерживается близкая к норме концентрация АТФ на фоне снижения содержания других макроэргов - фосфокреатина, фосфоэнолпирувата и др. Умеренно увеличивается концентрация глюкозы, глюкозо-6-фосфата, молочной кислоты, возрастает осмотичность интерстициальной жидкости без развития существенных нарушений клеточного транспорта одно- и двухвалентных ионов. Нормализация тканевого обмена после восстановления кровотока наступает в течение 5-30 мин.
Длительная блокада циркуляции крови (турникет более 3-6 ч) вызывает глубокую недостаточность Р02 в жидких средах, почти полное исчезновение запасов гликогена, чрезмерное накопление продуктов распада и воды в тканях. Это происходит в результате угнетения активности в клетках ферментных систем аэробного и анаэробного обмена, торможения синтетических процессов, резко выраженной недостаточности АТФ, АДФ и избытка АМФ в тканях, активации в них протеолитических, липолитических процессов. При нарушениях метаболизма ослабляется антиоксидантная защита и усиливается свободнорадикальное окисление, что ведет к повышению ионной проницаемости мембран. Накопление в цитозоле Na+ и особенно Са2+ активирует эндогенные фосфолипазы. В этом случае расщепление мембран фосфолипидов ведет к появлению в зоне нарушения циркуляции большого количества нежизнеспособных клеток с признаками острого повреждения, из которых во внеклеточную среду высвобождается избыточное количество токсичных продуктов перекисного окисления липидов, ишемических токсинов белковой природы, недоокисленных продуктов, лизосомальных ферментов, биологически активных веществ (гистамина, кининов) и воды. В этой зоне происходит также глубокая деструкция сосудов, особенно микроциркуляторного русла. Если на фоне таких тканевых и сосудистых повреждений возобновляется кровоток, то он осуществляется главным образом по раскрытым артериоловенулярным анастомозам. Из ишемизированных тканей в кровь резорбируется большое количество токсичных продуктов, провоцирующих развитие общей циркуляторной гипоксии. В самой зоне циркуляторной гипоксии после восстановления кровотока индуцируются постишемические нарушения. В раннем периоде реперфузии происходит набухание эндотелия, так как доставленный с кровью О2 является исходным продуктом для образования свободных радикалов, потенцирующих разрушение мембран клеток путем перекисного окисления липидов. В клетках и межклеточном веществе нарушается транспорт электролитов, изменяется осмолярность. Поэтому в капиллярах увеличивается вязкость крови, происходит агрегация эритроцитов, лейкоцитов, уменьшается осмотическое давление плазмы. В совокупности эти процессы могут приводить к некрозу (реперфузионные некрозы).
Острая общая циркуляторная гипоксия типична для шока - турникетного, травматического, ожогового, септического, гиповолемического; для тяжелых интоксикаций. Этот вид гипоксии характеризуется комбинацией недостаточности оксигенации органов и тканей, уменьшения количества циркулирующей крови, неадекватностью сосудистого тонуса и сердечного выброса в условиях чрезмерного усиления секреции КТА, АКТГ, глюкокортикоидов, ренина и других вазоактивных продуктов. Спазм резистивных сосудов вызывает резкое увеличение потребности тканей в кислороде, развитие дефицита оксигенации крови в системе микроциркуляции, увеличение капилляризации тканей и замедление кровотока. Возникновению застоя крови и повышению проницаемости сосудов в системе микроциркуляции способствует адгезия активированных микро- и макрофагов на эндотелии капилляров и посткапиллярных венул за счет экспрессии на цитолемме адгезионных гликопротеидов и образования псевдоподий. Неэффективность микроциркуляции усугубляется из-за раскрытия артериоловенулярных анастомозов, снижения ОЦК, угнетения деятельности сердца.
Исчерпывание резервов кислородного обеспечения клеток органов и тканей ведет к нарушению функций митохондрий, увеличению проницаемости внутренних мембран для Са2+ и других ионов, а также к повреждению ключевых ферментов аэробных обменных процессов. Угнетение окислительно-восстановительных реакций резко усиливает анаэробный гликолиз и способствует возникновению внутриклеточного ацидоза. В то же время повреждение цитоплазматической мембраны, повышение в цитозоле концентрации Са, активация эндогенных фосфолипаз ведут к расщеплению фосфолипидных компонентов мембран. Активация свободнорадикальных процессов в альтерированных клетках, избыточное накопление продуктов перекисного окисления липидов вызывают гидролиз фосфолипидов с образованием моноацил- глицерофосфатов и свободных полиеновых жирных кислот. Их аутоокисление обеспечивает включение окисленных полиеновых жирных кислот в сетку метаболических превращений через пероксидазные реакции.
Таблица 7. Время переживания клеток органов при острой циркуляторной гипоксии в условиях нормотермии
Орган |
Время |
Повреждаемые |
Головной мозг |
||
Кора большого мозга, аммонов рог, мозжечок (клетки Пуркинье) |
||
Базальные ганглии |
||
Спинной мозг |
Клетки передних рогов и ганглиев |
|
Сердце |
Проводящая система |
|
Сосочковые мышцы, |
||
левый желудочек |
||
Клетки периферической части ацинусов |
||
Клетки центральной части ацинусов |
||
Эпителий канальцев |
||
Клубочки |
||
Альвеолярные перегородки |
||
Эпителий бронхов |
В результате достигается высокая степень вне- и внутриклеточного ацидоза, что ингибирует активность ферментов анаэробного гликолиза. Эти нарушения сочетаются с почти полным отсутствием синтеза в тканях АТФ и других видов макроэргов. Ингибирование метаболизма в клетках при ишемии паренхиматозных органов вызывает тяжелые повреждения не только паренхиматозных элементов, но и эндотелия капилляров в виде отека цитоплазмы, втягивания мембраны эндотелиоцитов в просвет сосуда, резкого увеличения проницаемости при уменьшении числа пиноцитарных везикул, массивного краевого стояния лейкоцитов, особенно в посткапиллярных венулах. Эти нарушения приобретают наиболее выраженный характер при реперфузии. Микроваскулярные реперфузионные повреждения, как и ишемические, сопровождаются чрезмерным образованием продуктов окисления ксантиноксидазой. Реперфузия ведет к быстрой активации свободнорадикальных реакций и вымыванию в общий кровоток межуточных продуктов обменных процессов и токсичных веществ. Значительное повышение содержания в крови и тканях свободных аминокислот, тканевых токсинов белковой природы угнетает насосную деятельность сердца, вызывает развитие острой почечной недостаточности, нарушает синтез протеинов, антитоксическую и выделительную функции печени, подавляет активность ЦНС вплоть до летального исхода. Сроки переживания различных органов при острой циркуляторной гипоксии приведены в табл. 7.
1. Дыхательная недостаточность, ее формы и причины.
2. Формы нарушения альвеолярной вентиляции. Гиповентиляция: причины возникновения и влияние на газовый состав крови.
3. Альвеолярная гипервентиляция, неравномерная альвеолярная вентиляция. Причины возникновения и влияние на газовый состав крови.
4. Возникновение дыхательной недостаточности при нарушениях легочной микроциркуляции и вентиляционно-перфузионных отношений.
5. Возникновение дыхательной недостаточности при изменении газового состава вдыхаемого воздуха и диффузионной способности альвеолярно-капиллярного барьера.
6. Влияние нарушений метаболической функции легких на гемодинамику и систему гемостаза. Причины и механизмы возникновения респираторного дистресс-синдрома.
7. Роль нарушений сурфактантной системы в патологии легких.
8. Одышка, ее причины и механизмы.
9. Патогенез изменений внешнего дыхания при нарушении проходимости верхних отделов дыхательных путей.
10. Патогенез изменений внешнего дыхания при нарушении проходимости нижних отделов дыхательных путей и эмфиземе легких.
11. Патогенез изменений внешнего дыхания при пневмониях, отеке легких и поражениях плевры.
12. Патогенез изменений внешнего дыхания при право- и левожелудочковой сердечной недостаточности.
13. Гипоксия: классификация, причины возникновения и характеристика. Асфиксия, причины, стадии развития (лекция, уч. А. Д. Адо 1994г., 354-357; уч. В.В. Новицкого, 2001 г., с. 528-533).
14. Влияние на организм повышения и понижения барометрического давления. Патологическое дыхание (уч. А. Д. Адо 1994 г., с.31-32, с.349-350; уч. В.В. Новицкого, 2001 г., с.46-48, с.522-524).
15. Приспособительные механизмы при гипоксии (срочные и долговременные). Повреждающее действие гипоксии (уч. А. Д. Адо 1994г., стр. 357-361; уч. В.В. Новицкого, 2001 г., с.533-537).
3.3. Патофизиология системы крови (метод. пособие "Патофизиология кроветворной системы).
1. Изменения общего объема крови. Кровопотеря (уч.Адо, 1994г, с.268-272; уч. В.В. Новицкого, 2001 г., с. 404-407).
2. Регуляция гемопоэза и причины ее нарушения.
3. Определение понятия "анемия". Признаки изменений эритропоэза и характеристики анемий.
4. Патогенетическая классификация анемий.
5. Причины уменьшения образования эритроцитов и характеристика анемий, возникающих в результате этого.
6. Причины нарушения дифференцировки эритроцитов и характеристика анемий, возникающих в результате этого.
7. Причины уменьшения синтеза гемоглобина и характеристика анемий, возникающих в результате этого.
8. Гемолитические анемии. Их причины и характеристика.
9. Патогенез острой постгеморрагической анемии и ее характеристика.
10. Патогенез лейкоцитозов и лейкопений, их виды. Лейкемоидные реакции.
11. Понятие о гемобластозах. Лейкозы, их классификация и изменения периферической крови, характерные для них.
12. Эритроцитозы и эритремии.
13. Лучевая болезнь: этиология, патогенез, формы, периоды, изменения крови (уч. А. Д. Адо, 1994 г. с.39-44; уч. В.В. Новицкого, 2001 г., с. 54-60 раздел 2.8)
Транскрипт
1 МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Кафедра патологической физиологии ГИПОКСИЯ. ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ Учебно-методическое пособие для студентов 3 курса всех факультетов медицинских вузов Гомель ГомГМУ 2015
2 УДК (072) ББК я73 Г 50 Авторы: Т. С. Угольник, И. А. Атаманенко, Я. А. Кутенко, И. В. Манаенкова Рецензенты: доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой патологической физиологии Белорусского государственного медицинского университета Ф. И. Висмонт; доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой патологической физиологии имени Д. А. Маслакова Гродненского государственного медицинского университета Н. Е. Максимович Гипоксия. Патофизиология внешнего дыхания: учеб.-метод. пособие Г 50 для студентов 3 курса всех факультетов медицинских вузов / Т. С. Угольник [и др.]. Гомель: ГомГМУ, с. ISBN В учебно-методическом пособии содержатся сведения об этиологии, патогенезе, классификации, диагностике и принципах терапии гипоксии и формах нарушения внешнего дыхания в соответствии с типовой учебной программой по специальностям «Лечебное дело» и «Медико-диагностическое дело». Предназначено для студентов 3 курса всех факультетов медицинских вузов. Утверждено и рекомендовано к изданию научно-методическим советом учреждения образования «Гомельский государственный медицинский университет» 17 марта 2015 г., протокол 1. УДК (072) ББК я73 ISBN Учреждение образования «Гомельский государственный медицинский университет»,
3 ОГЛАВЛЕНИЕ Список условных обозначений... 4 Тема 1. ГИПОКСИЯ... 6 Понятие и принципы классификации гипоксий... 7 Этиология и патогенез экзогенных типов гипоксий... 9 Этиология и патогенез эндогенных типов гипоксий Резистентность органов и тканей к гипоксии Проявления дисфункции органов и тканей при гипоксии Экстренные и долговременные реакции адаптации и компенсации при гипоксии Роль в патологии и лечебное действие гипероксии Основы диагностики гипоксических состояний Принципы устранения и профилактики гипоксии Задания для самостоятельной работы Ситуационные задачи Тестовые задания Литература Тема 2. ВНЕШНЕЕ ДЫХАНИЕ Патофизиология внешнего дыхания Нарушение альвеолярной вентиляции Нарушение легочного кровотока Нарушение вентиляционно-перфузионных соотношений Нарушение альвеолокапиллярной диффузии Нарушение регуляции дыхания Дыхательная недостаточность Диагностика типовых форм нарушений внешнего дыхания Принципы профилактики и терапии патологии внешнего дыхания Задания для самостоятельной работы Ситуационные задачи Тестовые задания Литература Приложение
4 СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ DL CO P a O 2 P v O 2 S a O 2 S v O 2 АД АВО 2 АДФ АКМ АМФ АТФ ВД ВДП ВЖК ВНД ДЗЛА ДН ДО ДФГ ДЦ Евд ЖЕЛ ИВЛ ИТ ИФН КЕК КОС ЛДГ МВЛ МОД МОС МОК Нв НДП ОДН ОЕЛ ООЛ ОФВ 1 ОЦК ПОЛ диффузионная способность легких по угарному газу парциальное напряжение кислорода в артериальной крови парциальное напряжение кислорода в венозной крови сатурация гемоглобина кислородом в артериальной крови сатурация гемоглобина кислородом в венозной крови артериальное давление артериовенозная разница по кислороду аденозиндифасфат альвеолокапиллярная мембрана аденозинмонофасфат аденозинтрифосфат внешнее дыхание верхние дыхательные пути высшие жирные кислоты высшая нервная деятельность давление заклинивания легочной артерии дыхательная недостаточность дыхательный объем дифосфоглицерат дыхательный центр емкость вдоха жизненная емкость легких искусственная вентиляция легких индекс Тиффно интерферон кислородная емкость крови кислотно-основное состояние лактатдегидрогеназа максимальная вентиляция легких минутный объем дыхания мгновенная объемная скорость выдоха минутный объем кровообращения гемоглобин нижние дыхательные пути острая дыхательная недостаточность общая емкость легких остаточный объем легких объем форсированного выдоха за первую секунду объем циркулирующей крови перекисное окисление липидов 4
5 ПОС пиковая объемная скорость выдоха РДСН респираторный дистресс-синдором новорожденных РДСВ респираторный дистресс-синдором взрослых РОвд резервный объем вдоха РОвыд резервный объем выдоха СД сахарный диабет СОС средняя объемная скорость форсированного выдоха за период измерения от 25 до 75 % ФЖЕЛ ССС сердечно-сосудистая система ХДН хроническая дыхательная недостаточность ФЖЕЛ форсированная жизненная емкость ФОЕ функциональный объем легких ЧД частота дыхания 5
6 ТЕМА 1. ГИПОКСИЯ Гипоксия занимает важное место в курсе патологической физиологии, так как она сопровождает почти все болезни человека. Деление гипоксии на гипоксическую, дыхательную, циркуляторную, гемическую и другие типы отражает широкий диапазон патологии, при которой она развивается. Многие виды профессиональной деятельности связаны с возникновением кислородного голодания. Изучение этиологии патогенеза гипоксии, защитно-приспособительных механизмов и патологических изменений при гипоксии важно для обоснования патогенетической терапии и профилактики гипоксических состояний. Цель занятия: изучить этиологию, патогенез различных видов гипоксии, компенсаторно-приспособительные реакции, нарушения функций и обмена веществ. Задачи занятия. Студент должен: 1. Узнать: определение понятия «гипоксия», ее виды; патогенетическую характеристику различных видов гипоксии; компенсаторно-приспособительные реакции при гипоксии, их виды, механизмы; нарушения основных жизненных функций и обмена веществ при гипоксических состояниях; механизмы адаптации к гипоксии. 2. Научиться: давать обоснованное заключение о наличии гипоксического состояния и характере гипоксии на основании анамнеза, клинической картины, газового состава крови и показателей КОС. 3. Приобрести навыки: решения ситуационных задач, включающих изменения показателей ВД и газового состава крови при различных видах гипоксии. 4. Ознакомиться: с клиническими проявлениями расстройств деятельности системы ВД; с принципами диагностики, профилактики и терапии нарушений газообменной функции легких. Требования к исходному уровню знаний. Для полного усвоения темы студенту необходимо повторить: 1. Курс биологической химии: биохимические основы биологического окисления; сопряжение окисления и фосфорилирования. 2. Курс нормальной физиологии: газообменная функция эритроцитов. Контрольные вопросы из смежных дисциплин 1. Кислородный гомеостаз, его сущность. 6
7 2. Система обеспечения организма кислородом, ее компоненты. 3.Структурно-функциональная характеристика дыхательного центра. 4. Кислородтранспортная система крови. 5. Газообмен в легких. 6. Кислотно-основное состояние организма, механизмы его регуляции. Контрольные вопросы по теме занятия 1. Определение понятия «гипоксия». Принципы классификации гипоксических состояний. 2. Этиология, патогенез, основные проявления различных видов гипоксий. 3. Лабораторные показатели газового состава артериальной и венозной крови при отдельных типах гипоксий. 4. Экстренные и долговременные реакции адаптации и компенсации при гипоксии. 5. Патофизиологические процессы, развивающиеся при острой и хронической гипоксии на клеточном и органном уровне. Исходы острой и хронической гипоксии. 6. Гипероксия: определение понятия и ее роль в патологии. Лечебное действие гипероксии. 7. Основные принципы диагностики, профилактики и коррекции гипоксических состояний. ПОНЯТИЕ И ПРИНЦИПЫ КЛАССИФИКАЦИИ ГИПОКСИЙ Гипоксия типовой патологический процесс, развивающийся в результате абсолютной и/или относительной недостаточности биологического окисления, приводящий к нарушению энергетического обеспечения функций и пластических процессов в организме. Такая трактовка термина «гипоксия» означает абсолютную или относительную недостаточность реального энергообеспечения по сравнению с уровнем функциональной активности и интенсивности пластических процессов в органе, ткани, организме. Это состояние приводит к нарушению жизнедеятельности организма в целом, расстройствам функций органов и тканей. Морфологические изменения в них имеют различный масштаб и степень, вплоть до гибели клеток и деструкции неклеточных структур. От гипоксии следует отличать гипоксемию уменьшение по сравнению с должным уровнем напряжения и содержания кислорода в крови. Классификация гипоксий Гипоксические состояния классифицируют с учетом различных критериев: этиологии, выраженности расстройств, скорости развития и длительности гипоксии. 7
8 1. По этиологии: Экзогенная гипоксия: гипоксическая: гипо- и нормобарическая; гипероксическая: гипер- и нормобарическая. Эндогенная гипоксия: дыхательная (респираторная); циркуляторная (сердечно-сосудистая); гемическая (кровяная); тканевая; субстратная; перегрузочная; смешанная. 2. По скорости развития: молниеносная гипоксия развивается в пределах первой минуты после действия причины гипоксии, нередко летальна (например, при разгерметизации летательных аппаратов на высоте более м или в результате быстрой потери большого количества крови при ранениях крупных артериальных сосудов или разрыве аневризмы) острая гипоксия развивается, как правило, в пределах первого часа после воздействия причины гипоксии (например, в результате острой кровопотери или острой дыхательной недостаточности); подострая гипоксия формируется в пределах первых суток; примерами могут быть гипоксические состояния, развивающиеся в результате попадания в организм метгемоглобинообразователей (нитратов, окислов азота, бензола), венозной кровопотери, медленно нарастающей дыхательной или сердечной недостаточности; хроническая гипоксия развивается и/или длится более чем несколько суток (недели, месяцы, годы), например, при хронической анемии, сердечной или дыхательной недостаточности. 3. По критерию выраженности расстройств жизнедеятельности организма различают следующие виды гипоксии: легкую; средней тяжести (умеренную); тяжелую; критическую (опасную для жизни, летальную). В качестве основных признаков той или иной выраженности (тяжести) гипоксии используют следующие: степень нарушения нервно-психической деятельности; выраженность расстройств функций ССС и дыхательной систем; величину отклонений показателей газового состава и КОС крови, а также некоторых других показателей. 8
9 ЭТИОЛОГИЯ И ПАТОГЕНЕЗ ЭКЗОГЕННЫХ ТИПОВ ГИПОКСИЙ Экзогенная гипоксия возникает при понижении ро 2 во вдыхаемом воздухе и имеет две формы: гипобарическую и нормобарическую. 1. Гипоксическая гипобарическая гипоксия возникает при подъеме на высоту более 3 3,5 тысяч метров, где человек подвергается действию пониженного парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе (ведущий этиологический фактор). В этих условиях возможно развитие горной (высотной) или декомпрессионной болезни. Горная (высотная) болезнь наблюдается при подъеме в горы, где организм подвергается воздействию не только пониженного содержания кислорода в воздухе и пониженного барометрического давления, но также физической нагрузке, охлаждению, повышенной инсоляции и других факторов высокогорья. Декомпрессионная болезнь наблюдается при резком снижении барометрического давления (например, в результате разгерметизации летательных аппаратов на высоте более тыс. м). При этом формируется опасное для жизни состояние, отличающееся от горной болезни острым или даже молниеносным течением. 2. Гипоксическая нормобарическая гипоксия может возникнуть при ограничении поступления в организм кислорода с воздухом при нормальном барометрическом давлении. Такие условия складываются при: нахождении людей в плохо вентилируемом помещении (шахте, колодце, лифте); нарушении регенерации воздуха и подачи кислородной смеси для дыхания в летательных и глубинных аппаратах, автономных костюмах (космонавтов, летчиков, водолазов, спасателей, пожарников); несоблюдении методики ИВЛ. Уменьшение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе ведет к недостаточному насыщению Hb кислородом, что проявляется артериальной гипоксемией. Патогенез: артериальная гипоксемия, в ответ на гипоксемию развивается реакция компенсации, приводящая к гипокапнии и газовому алкалозу и нарушению регуляции дыхания, газовый алкалоз сменяется ацидозом, также имеют место артериальная гипотензия и гипоперфузия органов и тканей. При наличии во вдыхаемом воздухе высокого содержания углекислого газа артериальная гипоксемия может сочетаться с гиперкапнией и ацидозом. Умеренная гиперкапния способствует увеличению кровообращения в сосудах мозга и сердца. Однако значительное увеличение рco 2 в крови приводит к ацидозу, дисбалансу ионов в клетках и биологических жидкостях, снижению сродства Hb к кислороду. 9
10 Гипероксическая гипоксия 1. Гипербарическая. Возникает в условиях избытка кислорода (осложнение при гипербарической оксигенации). Избыточный кислород не потребляется в энергетических и пластических целях; угнетает процессы биологического окисления; подавляет тканевое дыхание является источником свободных радикалов, стимулирующих ПОЛ, вызывает накопление токсических продуктов, а также вызывает повреждение легочного эпителия, спадение альвеол, снижение потребления кислорода, и в итоге нарушается обмен веществ, возникают судороги, коматозное состояние (осложнения при гипербарической оксигенации). 2. Нормобарическая. Развивается как осложнение при кислородной терапии, когда длительно используются высокие концентрации кислорода, особенно у пожилых людей, у которых с возрастом падает активность антиоксидантной системы. При гипероксической гипоксии в результате увеличения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе увеличивается его воздушно венозный градиент, но снижается скорость транспорта кислорода артериальной кровью и скорость потребления кислорода тканями, накапливаются недоокисленные продукты, возникает ацидоз. ЭТИОЛОГИЯ И ПАТОГЕНЕЗ ЭНДОГЕННЫХ ТИПОВ ГИПОКСИЙ Эндогенная гипоксия возникает при различных заболеваниях и патологических состояниях. Дыхательная (респираторная) гипоксия Возникает вследствие дыхательной недостаточности, которая может быть обусловлена альвеолярной гиповентиляцией, сниженной перфузией кровью легких, нарушением диффузии кислорода через аэрогематический барьер, диссоциацией вентиляционно-перфузионного соотношения. Вне зависимости от происхождения дыхательной гипоксии, инициальным патогенетическим звеном является артериальная гипоксемия, обычно сочетающаяся с гиперкапнией и ацидозом. Циркуляторная (гемодинамическая) гипоксия Возникает вследствие недостаточности кровоснабжения при гиповолемии, сердечной недостаточности, снижении тонуса стенок сосудов, расстройств микроциркуляции, нарушений диффузии кислорода из капиллярной крови к клеткам. Локальная циркуляторная гипоксия. Причины: местные расстройства кровообращения (венозная гиперемия, ишемия, стаз), регионарные нарушения диффузии кислорода из крови к клеткам и их митохондриям. 10
11 Системная циркуляторная гипоксия. Причины: гиповолемия, сердечная недостаточность, генерализованные формы снижения тонуса сосудов. Гемическая гипоксия Возникает вследствие снижения эффективной кислородной емкости крови и нарушении транспорта кислорода. Hb оптимальный переносчик кислорода. Транспортная способность Hb определяется количеством кислорода, связанного с ним, и количеством кислорода, отданного тканям. При насыщении Hb кислородом в среднем на 96 % кислородная емкость артериальной крови (V a O 2) достигает примерно 20 % (объемных). В венозной крови этот показатель приближается к 14 % (объемным). Артерио-венозная разница по кислороду составляет 6 %. Патогенез: уменьшение содержания Hb в единице объема крови, нарушения транспортных свойств Hb (анемия) снижения КЕК. Гемический тип гипоксии характеризуется снижением способности Hb эритроцитов связывать кислород (в капиллярах легких), транспортировать и отдавать оптимальное количество его в тканях. При этом реальная кислородная емкость крови может снижаться до 5 10 % (объемных). 1г Hb связывает 1,34 мл О 2 (число Хюфнера). Исходя из числа Хюфнера, можно, зная содержание Hb, вычислить КЕК (формула 1): [СO 2 ] = 1,34 [Нb] SO 2, (1) где СO 2 содержание кислорода в артериальной крови; концентрация гемоглобина в крови; SO 2 насыщение гемоглобина кислородом; 1,34 число Хюфнера. Причинами уменьшения содержания кислорода в артериальной крови могут быть: а) уменьшение концентрации Hb, способного связывать кислород (уменьшение КЕК). Это может быть обусловлено либо анемией (уменьшается общее содержание Hb), либо инактивацией Hb; б) уменьшение насыщения гемоглобина кислородом. Закономерно возникает при уменьшении напряжения кислорода в артериальной крови ниже 60 мм рт. ст. Транспортные свойства Hb нарушаются при наследственных и приобретенных гемоглобинопатиях. Причинами приобретенных гемоглобинопатий является повышенное содержание в крови метгемоглобинообразователей, окиси углерода, карбиламингемоглобина, нитроксигемоглобина. Метгемоглобинообразователи группа веществ, обусловливающих переход иона железа из закисной формы (Fe 2+) в окисную (Fe 3+). Последняя форма обычно находится в связи с OН. Образование метгемоглобина (MetHb) обратимый процесс. MetHb не способен переносить кислород. В связи с этим КЕК снижается. 11
12 Окись углерода обладает высоким сродством к Hb. При взаимодействии окиси углерода с Hb образуется карбоксигемоглобин (HbCO), теряющий способность транспортировать кислород к тканям. Соединения Hb (например, карбиламингемоглобин, нитроксигемоглобин), образующиеся под влиянием сильных окислителей, также снижают транспортную способность Hb и вызывают развитие гемической гипоксии. Образование и диссоциация HbO 2 во многом зависят от физикохимических свойств плазмы крови. Изменения рн, осмотического давления, содержания 2,3-дифосфоглицерата, реологических свойств снижает транспортные свойства Hb и способность HbO 2 отдавать кислород тканям. Кривая диссоциации оксигемоглобина отражает зависимость между напряжением кислорода в артериальной крови и насыщением Hb кислородом (рисунок 1). Сдвиг влево Сдвиг вправо Рисунок 1 Кривая диссоциации оксигемоглобина Сдвиг кривой влево происходит при: снижении температуры; алкалозе; гипокапнии; уменьшении в эритроцитах содержания 2,3-дифосфоглицерата; отравлениях оксидом углерода (II); появлении наследственно обусловленных патологических форм Hb, которые не отдают кислород тканям. При сдвиге кривой влево Hb легче присоединяет кислород в капиллярах легких, но хуже отдает его тканям. Причиной сдвига кривой диссоциации оксигемоглобина вправо могут быть: повышение температуры; ацидоз; гиперкапния; увеличение содержания в эритроцитах 2,3-дифосфоглицерата. Влияние ацидоза и гиперкапнии на диссоциацию оксигемоглобина известно как эффект Бора. При сдвиге кривой вправо Hb хуже присоединяет кислород в капиллярах легких, но лучше отдает его тканям. С этим связано защитно-компенсаторное значение эффекта Бора при кислородном голодании. Тканевая гипоксия Тканевая гипоксия: первичная, вторичная. Первичная тканевая гипоксия характеризуется первичным поражением аппарата клеточного ды- 12
13 хания (например, при отравлении цианидами). При циркуляторной гипоксии, вследствие гипоксического некробиоза нарушается нормальная работа митохондрий и возникает вторичная тканевая гипоксия. Причины: факторы, снижающие эффективность утилизации кислорода клетками тканей и/или сопряжения окисления и фосфорилирования. Патогенез тканевой гипоксии включает несколько ключевых звеньев: 1. Снижение эффективности усвоения кислорода клетками. Наиболее часто это результат: подавления активности ферментов биологического окисления; значительного изменения физико-химических параметров в тканях; торможения синтеза ферментов биологического окисления и повреждения мембран клеток. Подавление активности ферментов биологического окисления при: специфическом ингибировании ферментов биологического окисления; неспецифическом подавлении активности ферментов ионами металлов (Ag 2+, Hg 2+, Cu 2+); конкурентном ингибировании ферментов биологического окисления. Изменения физико-химических параметров в тканях (температуры, электролитного состава, рн, фазового состояния мембранных компонентов) в более или менее выраженной мере снижают эффективность биологического окисления. Торможение синтеза ферментов биологического окисления может наблюдаться при общем или частичном (особенно белковом) голодании; при большинстве гипо- и дисвитаминозов; нарушении обмена минеральных веществ, необходимых для синтеза ферментов. Повреждение мембран. В наибольшей мере это относится к мембранам митохондрий. Важно, что выраженная гипоксия любого типа сама по себе активирует многие механизмы, приводящие к повреждению мембран и ферментов клеток с развитием тканевой гипоксии. 2. Снижение степени сопряжения окисления и фосфорилирования макроэргических соединений в дыхательной цепи. В этих условиях увеличиваются расход кислорода тканями и интенсивность функционирования компонентов дыхательной цепи. Большая часть энергии транспорта электронов трансформируется в тепло и не используется для ресинтеза макроэргов. Эффективность биологического окисления снижается. Клетки не получают энергетического обеспечения. В связи с этим нарушаются их функции и нарушается жизнедеятельность организма в целом. Выраженной способностью разобщать процессы окисления и фосфорилирования обладают многие эндогенные агенты (например, избыток Ca 2+, H +, ВЖК, йодсодержащие гормоны щитовидной железы), а также экзогенные вещества (2,4-динитрофенол, пентахлорфенол). Субстратный тип гипоксии Причины: дефицит в клетках субстратов биологического окисления (в основном глюкозы). 13
14 Патогенез: прогрессирующее торможение биологического окисления. В связи с этим в клетках быстро снижается уровень АТФ и креатинфосфата, величина мембранного потенциала. Изменяются и другие электрофизиологические показатели, нарушаются различные пути метаболизма и пластические процессы. Перегрузочный тип гипоксии Причины: значительное и/или длительное увеличение функций тканей, органов или их систем. При этом интенсификация доставки к ним кислорода и субстратов метаболизма, обмена веществ, реакций сопряжения окисления и фосфорилирования не способны устранить дефицита макроэргических соединений, развившегося в результате гиперфункции клетки. Наиболее часто это наблюдается в ситуациях, вызывающих повышенное и/или продолжительное функционирование скелетных мышц и/или миокарда. Патогенез: чрезмерная по уровню и/или длительности нагрузка на мышцу (скелетную или сердца) обусловливает относительную (по сравнению с требуемым при данном уровне функции) недостаточность кровоснабжения мышцы; дефицит кислорода в миоцитах, что вызывает недостаточность процессов биологического окисления в них. Смешанный тип гипоксии Причины: факторы, нарушающие два и более механизмов доставки и использования кислорода и субстратов метаболизма в процессе биологического окисления. Например, острая массивная кровопотеря приводит как к снижению КЕК и к расстройству кровообращения: развивается гемический и гемодинамический типы гипоксии. Последовательное влияние факторов, ведущих к повреждению различных механизмов транспорта кислорода и субстратов метаболизма, а также процессов биологического окисления. Например, острая массивная потеря крови приводит к гемической гипоксии. Снижение притока крови к сердцу обусловливает уменьшение выброса крови, расстройства гемодинамики, в том числе коронарного и мозгового кровотока. Ишемия ткани мозга может вызвать расстройство функции дыхательного центра и респираторный тип гипоксии. Взаимное потенцирование нарушений гемодинамики и внешнего дыхания приводит к значительному дефициту в тканях кислорода и субстратов метаболизма, к грубым повреждениям мембран клеток, а также ферментов биологического окисления и, как следствие, к гипоксии тканевого типа. Патогенез: включает звенья механизмов развития разных типов гипоксии. Смешанная гипоксия часто характеризуется взаимопотенцированием отдельных ее типов с развитием тяжёлых экстремальных и даже терминальных состояний. Изменения газового состава и рн крови при смешанной гипоксии определяются доминирующими расстройствами механизмов транспорта и утилизации кислорода, субстратов обмена веществ, а также процессов 14
15 биологического окисления в разных тканях. Характер изменений при этом может быть разным и весьма динамичным. Нарушения обмена веществ и изменения в клетке при гипоксии При недостатке кислорода происходит нарушение обмена веществ и накопление продуктов неполного окисления, многие из которых являются токсичными. Появление продуктов ПОЛ один из важнейших факторов гипоксического повреждения клетки. Накапливаются промежуточные продукты белкового обмена, увеличивается содержание аммиака, снижается количество глутамина, нарушается обмен фосфолипидов и фосфопротеидов, устанавливается отрицательный азотистый баланс. Синтетические процессы снижены. Нарушается активный транспорт ионов через биологические мембраны. Снижается количество внутриклеточного калия. Кальций накапливается в цитоплазме одно из основных звеньев гипоксического повреждения клетки. Структурные нарушения в клетке при гипоксии возникают в результате биохимических изменений. Сдвиг рн в кислую сторону и другие нарушения обмена повреждают мембраны лизосом, откуда выходят активные протеолитические ферменты. Их разрушительное действие на клетку, в частности митохондрии, усиливается на фоне дефицита макроэргов, которые делают клеточные структуры более уязвимыми. Ультраструктурные нарушения выражаются в гиперхроматозе и распаде ядра, набухании и деградации митохондрий. Расстройство обмена веществ является одним из наиболее ранних проявлений гипоксии. В условиях острой и подострой гипоксии закономерно развивается ряд метаболических расстройств: уровень АТФ и креатинфосфата при гипоксии любого типа прогрессирующе снижаются вследствие подавления процессов биологического окисления (особенно аэробных) и сопряжения их с фосфорилированием; содержание АДФ, АМФ и креатина нарастают вследствие нарушения их фосфорилирования; концентрация неорганического фосфата в тканях увеличивается в результате повышенного гидролиза АТФ, АДФ, АМФ, креатинфосфата и подавления реакций окислительного фосфорилирования; процессы тканевого дыхания в клетках подавлены вследствие дефицита кислорода, недостатка субстратов обмена веществ, подавление активности ферментов тканевого дыхания; гликолиз на начальном этапе гипоксии активируется; содержание H + в клетках и биологических жидкостях прогрессирующе нарастает и развивается ацидоз вследствие торможения окисления субстратов, особенно лактата и пирувата и в меньшей мере жирных кислот и аминокислот. Биосинтез нуклеиновых кислот и белков подавлен вследствие дефицита энергии, необходимой для этих процессов. Параллельно с этим акти- 15
16 вируется протеолиз, обусловленный активацией в условиях ацидоза протеаз, а также неферментного гидролиза белков. Азотистый баланс становится отрицательным. Это сочетается с повышением уровня остаточного азота в плазме крови и аммиака в тканях (вследствие активации реакций протеолиза и торможения процессов протеосинтеза). Жировой обмен также существенно изменен и характеризуется: активацией липолиза (вследствие повышения активности липаз и ацидоза); торможением ресинтеза липидов (в результате дефицита макроэргических соединений); накоплением в результате вышеуказанных процессов избытка кетокислот (ацетоуксусной, β-оксимасляной кислот, ацетона) и жирных кислот в плазме крови, межклеточной жидкости, клетках. При этом ВЖК оказывают разобщающее влияние на процессы окисления и фосфорилирования, что усугубляет дефицит АТФ. Обмен электролитов и жидкости в тканях нарушен. Это проявляется: отклонениями трансмембранного соотношения ионов в клетках (в условиях гипоксии клетки теряют K +, в цитозоле накапливаются Na + и Ca 2+, в митохондриях Ca 2+); дисбалансом между отдельными ионами (например, в цитозоле уменьшается соотношение K + /Na +, K + /Ca 2+); увеличением в крови содержания Na +, Cl, отдельных микроэлементов. Изменения содержания разных ионов различны. Они зависит от степени гипоксии, преимущественного повреждения того или иного органа, изменений гормонального статуса и других факторов; накоплением избытка жидкости в клетках и набуханием клеток (вследствие увеличения осмотического давления в цитоплазме клеток в связи с накопление в них Na +, Ca 2+ и некоторых других ионов, а также повышения онкотического давления в клетках в результате распада полипептидов, липопротеинов и других белоксодержащих молекул, обладающих гидрофильными свойствами). В тканях и органах могут развиваться и другие нарушения метаболизма. Во многом они зависят от причины, типа, степени и длительности гипоксии, преимущественно пораженных при гипоксии органов и тканей и ряда других факторов. РЕЗИСТЕНТНОСТЬ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ К ГИПОКСИИ При гипоксии нарушения функций органов и тканей выражены в разной мере. Это определяется: различной резистентностью органов к гипоксии; скоростью ее развития; степенью и длительностью ее воздействия на организм. 16
17 Наибольшая устойчивость к гипоксии у костей, хрящей, сухожилий, связок. Даже в условиях тяжелой гипоксии в них не обнаруживаются значительные морфологические отклонения. В скелетной мускулатуре изменения структуры миофибрилл, а также их сократимости выявляются через мин, а в миокарде уже через мин. В почках и печени морфологические отклонения и расстройства функций обнаруживаются обычно через мин после начала гипоксии. Наименьшей резистентностью к гипоксии обладает ткань нервной системы. При этом различные ее структуры по-разному устойчивы к гипоксии одинаковой степени и длительности. Резистентность нервных клеток уменьшается в следующем порядке: периферические нервные узлы спинной мозг продолговатый мозг гиппокамп мозжечок кора больших полушарий. Прекращение оксигенации коры мозга вызывает значительные структурные и функциональные изменения в ней уже через 2 3 мин, в продолговатом мозге через 8 12 мин, а в ганглиях вегетативной нервной системы через мин. Последствия гипоксии для организма в целом определяются степенью повреждения нейронов коры больших полушарий и временем их развития. ПРОЯВЛЕНИЯ ДИСФУНКЦИИ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ ПРИ ГИПОКСИИ Проявления расстройств функций органов и тканей при острой гипоксии включают: Проявления в ВНД Выявляются через несколько секунд и проявляются: снижением способности адекватно оценивать происходящие события и окружающую обстановку; ощущениями дискомфорта, тяжести в голове, головной боли; дискоординацией движений; замедлением логического мышления и принятия решений (в том числе простых); расстройством сознания и его потерей в тяжелых случаях; нарушением бульбарных функций, что приводит к расстройствам функций сердца и дыхания, вплоть до их прекращения. Проявления в системе кровообращения: снижение сократительной функции миокарда, уменьшение ударного и сердечного выбросов; расстройство кровотока в сосудах сердца и развитие коронарной недостаточности, обусловливающей эпизоды стенокардии и даже инфаркт миокарда; развитие аритмий сердца, включая мерцание и фибрилляцию предсердий и желудочков; 17
18 гипертензивные реакции (за исключением отдельных разновидностей гипоксии циркуляторного типа), сменяющимися артериальной гипотензией, в том числе острой т. е. коллапсом); изменение объема и реологических свойств крови. При гемической гипоксии, вызванной острой кровопотерей, развиваются характерные стадийные их изменения. При других типах гипоксии вязкость и ОЦК могут повышаться в связи с выбросом эритроцитов из костного мозга и мобилизацией депонированной фракции крови. Возможны также расстройства микроциркуляции, проявляющиеся чрезмерным замедлением тока крови в капиллярах, турбулентным его характером, артериолярно-венулярным шунтированием, трансмуральными и экстраваскулярными нарушениями микроциркуляции. В тяжелых случаях эти расстройства завершаются сладжем и капилляротрофической недостаточностью. Проявления в системе внешнего дыхания: вначале увеличение объема альвеолярной вентиляции, а затем (при нарастании степени гипоксии и повреждения нервной системы) прогрессирующее ее снижение; уменьшение общей и регионарной перфузии легких. Это обусловлено падением сердечного выброса, а также регионарной вазоконстрикцией в условиях гипоксии; нарушение вентиляционно-перфузионного соотношения (вследствие местных расстройств перфузии и вентиляции в различных участках легких); снижение диффузии газов через аэрогематический барьер (в связи с развитием отека и набуханием клеток межальвеолярной перегородки). В итоге развивается ДН, усугубляющая степень гипоксии. Проявления нарушений функций почек расстройства диуреза (от полиурии до олиго- и анурии). Олигурия развивается, как правило, при гипоксии, вызванной острой кровопотерей. В этом случае она является адаптивной реакцией, препятствующей уменьшению ОЦК. Олигурия наблюдается и при гемической гипоксии, вызванной гемолизом эритроцитов. В этих условиях снижение диуреза обусловлено нарушением фильтрации в клубочках почек в связи с накоплением в их капиллярах детрита из разрушенных эритроцитов. Полиурия развивается при выраженной гипоксический альтерации почек (например, у пациентов с хронической циркуляторной, дыхательной или гемической постгеморрагической гипоксией); нарушения состава мочи. При этом относительная плотность меняется разнонаправлено (на различных этапах гипоксии наблюдается и повышенная плотность мочи гиперстенурия, и пониженная гипостенурия, и мало изменяющаяся в течение суток изостенурия). Выраженные повреждения почек при тяжелых формах гипоксии могут привести к развитию почечной недостаточности, уремии и комы. 18
19 Расстройства функций печени В условиях гипоксии нарушение печеночных функций развивается, как правило, при ее хроническом течении. При этом выявляются признаки как парциальной так и тотальной дисфункции печени. К наиболее частым относятся: расстройства обмена веществ (углеводного, липидного, белкового, витаминов); нарушения антитоксической функции печени; угнетение образования в ней различных веществ (например, факторов системы гемостаза, коферментов, мочевины, желчных пигментов и др.). Нарушения в системе пищеварения: расстройства аппетита (как правило, его снижение); нарушение моторики желудка и кишечника (обычно снижение перистальтики, тонуса и замедление эвакуации желудочного и/или кишечного содержимого); развитие эрозий и язв (особенно при длительной тяжелой гипоксии). Нарушение в системе иммунобиологического надзора При хронических и выраженных гипоксических состояниях происходит снижение эффективности в системе иммунитета, что проявляется: низкой активностью иммунокомпетентных клеток; недостаточной эффективностью факторов неспецифической защиты организма: комплемента, ИФН, мураминидазы, белков острой фазы, естественных киллеров и др. Указанные и некоторые другие изменения в системе иммунитета при выраженной длительной гипоксии могут привести к развитию различных иммунопатологических состояний: иммунодефицитов, патологической иммунной толерантности, аллергических реакций, состояний иммунной аутоагрессии. Незначительное изменение парциального давления СО 2 в крови влияет на мозговое кровообращение. При гиперкапнии (вследствие гиповентиляции) сосуды мозга расширяются, повышается внутричерепное давление, что сопровождается головной болью и головокружением. Уменьшение парциального давления СО 2 при гипервентиляции альвеол снижает мозговой кровоток, при этом возникает состояние сонливости, возможны обмороки. ЭКСТРЕННЫЕ И ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ РЕАКЦИИ АДАПТАЦИИ И КОМПЕНСАЦИИ ПРИ ГИПОКСИИ Развитие гипоксии является стимулом для включения комплекса компенсаторных и приспособительных реакций, направленных на восстановление нормального снабжения тканей кислородом. В противодействии развитию гипоксии принимают участие системы органов кровообращения, 19
20 дыхания, система крови, происходит активация ряда биохимических процессов, способствующих ослаблению кислородного голодания клеток. Приспособительные реакции, как правило, предшествуют развитию выраженной гипоксии. Экстренные и долговременные механизмы адаптации при острой и хронической гипоксии представлены в таблицах 1, 2. Таблица 1 Механизмы адаптации организма к острой гипоксии Органы и системы Система ВД Сердце Сосудистая система Система крови Система биологического окисления Эффекты Увеличение объема альвеолярной вентиляции Повышение сердечного выброса Перераспределение кровотока его централизация Увеличение КЕК Повышение эффективности биологического окисления Механизм эффектов Увеличение: частоты и глубины дыханий; числа функционирующих альвеол. Увеличение: ударного выброса; числа сокращений. Региональное изменение диаметра сосудов (увеличение в мозге и сердце) выброс крови из депо; элиминация эритроцитов из костного мозга; повышение сродства Hb к кислороду в легких; увеличение диссоциации оксигемоглобина в тканях. активация тканевого дыхания; активация гликолиза; повышение сопряженности окисления и фосфорилирования. Таблица 2 Механизмы адаптации организма к хронической гипоксии Органы и системы Система биологического окисления Система ВД Сердце Эффекты Повышение эффективности биологического окисления Увеличение степени оксигенации крови в легких Повышение сердечного выброса Механизм эффектов увеличение числа митохондрий, их крист и ферментов в них; повышение сопряженности окисления и фосфорилирования. Гипертрофия легких с увеличением числа альвеол и капилляров в них гипертрофия миокарда; увеличение в нем числа капилляров и митохондрий в кардиомиоцитах; возрастание скорости взаимодействия актина и миозина; повышение эффективности систем регуляции сердца; 20
21 Окончание таблицы 2 Органы и системы Сосудистая система Система крови Органы и ткани Системы регуляции Эффекты Возрастание уровня перфузии тканей кровью Увеличение КЕК Повышение экономичности функционирования Возрастание эффективности и надежности механизмов регуляции Механизм эффектов увеличение количества функционирующих капилляров; развитие артериальной гиперемии в функционирующих органах и тканях. активация эритропоэза; увеличение элиминации эритроцитов из костного мозга; развитие эритроцитоза; повышение сродства Hb к кислороду в легких; ускорение диссоциации оксигемоглобина в тканях переход на оптимальный уровень функционирования; повышение эффективности метаболизма. повышение резистентности нейронов к гипоксии; снижение степени активации симпатико-адреналовой и гипоталамогипофизарно-надпочечниковой РОЛЬ В ПАТОЛОГИИ И ЛЕЧЕБНОЕ ДЕЙСТВИЕ ГИПЕРОКСИИ Гипероксия (греч. hyper над, сверх, oxygeniuin кислород) повышенное парциальное давление кислорода (ро 2) в тканях организма. Гипероксия возникает в условиях избытка кислорода как осложнение при кислородной терапии, когда длительно используются высокие концентрации кислорода, особенно у пожилых людей, у которых с возрастом падает активность антиоксидантной системы. Избыточный кислород не потребляется в энергетических и пластических целях, является источником радикалов, стимулирующих ПОЛ, угнетает биологическое окисление, вызывает повреждение легочного эпителия, спадение альвеол и тем самым снижает потребление кислорода тканями, накапливаются недоокисленные продукты, возникает ацидоз и в итоге нарушается обмен веществ, возникают отек мозга, судороги, коматозное состояние (осложнения при гипербарической оксигенации). В механизме повреждающего действия кислорода играют роль: понижение активности многих ферментов. Опасным до некоторой степени является применение кислородной терапии при снижении чувствительности ДЦ к повышению содержания СО 2 в крови, что имеет место у лиц пожилого и старческого возраста с наличием церебрального атеросклероза, при органических поражениях централь- 21
22 ной нервной системы. У таких больных регуляция дыхания происходит с участием каротидных хеморецепторов, чувствительных к гипоксемии. Устранение ее может привести к остановке дыхания. Оксигенотерапия ингаляция кислорода под нормальным (нормобарическая оксигенация) или повышенным давлением (гипербарическая оксигенация) является одним из эффективных методов лечения при некоторых тяжелых формах гипоксии. Нормобарическая оксигенотерапия показана в тех случаях, когда парциальное давление кислорода в артериальной крови ниже 60 мм рт. ст., а процент насыщения Hb менее 90 %. Не рекомендуется проводить оксигенотерапию при более высоком р а О 2, так как это лишь в незначительной степени повысит образование оксигемоглобина, но может привести к нежелательным последствиям. При гиповентиляции альвеол и при нарушении диффузии кислорода через альвеолярную мембрану такая кислородная терапия существенно или полностью устраняет гипоксемию. Гипербарическая оксигенация показана при лечении больных с острой постгеморрагической анемией и при тяжелых формах отравления окисью углерода и метгемоглобинообразователями, при декомпрессионной болезни, артериальной газовой эмболии, острой травме с развитием ишемии тканей и ряде других тяжелых состояний. Гипербарическая оксигенация устраняет как острые, так и отдаленные эффекты отравления окисью углерода. ОСНОВЫ ДИАГНОСТИКИ ГИПОКСИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ Газовый состав артериальной крови отражает состояние обмена газов в легких. При нарушении его наблюдается понижение P a O 2 и насыщения S a O 2. Для определения состояния обмена газов на уровне тканей параллельно нужно исследовать смешаную венозную кровь. Чем больше выражена кислородная задолжность тканей (циркуляторная гипоксия), тем больше снижены показатели в венозной крови P v O 2 и S v O 2. Такие данные свидетельствуют о необходимости оптимизации транспорта кислорода. Последний может быть недостаточен из-за сниженной КЕК (анемия), малого сердечного выброса (гиповолемия, сердечная недостаточность) или нарушений микроциркуляции. Нередко наблюдается комбинация этих причин. Если же P v O 2 и особенно S v O 2 у больных в тяжелом состоянии нормальны или повышены, возникает наиболее неблагоприятная ситуация. Артериализация смешаной венозной крови наблюдается либо при наличии грубых нарушений микроциркуляции, характерных для гиповолемии, централизации кровотока при спазме артериол, либо при нарушении свойств Hb. Последнее наблюдается при тяжелой гипоксии на фоне снижения в эритроцитах концентрации 2,3-ДФГ. Это явление сопровождается затруднением диссоциации оксигемоглобина и нарушением отдачи кислорода тканям. Прогноз при этом всегда неблагоприятен. 22
23 Однако определять только PO 2 и SO 2 не всегда достаточно, чтобы судить о кислородном балансе организма. У больных с кровопотерей, травмой, после больших операций важно знать содержание общего кислорода (концентрация общего кислорода) в крови, представленного молекулярным кислородом во всех формах (т. е. связанного с Hb плюс диссоциированного в плазме), т. к. у них длительно сохраняющаяся анемия снижает КЕК. В определении кислородного баланса организма решающее значение придается соотношению между доставкой (транспортом) кислорода, потреблением кислорода в тканях и коэффициенту экстракции кислорода. Нормальные значения коэффициента экстракции кислорода %. Увеличение этого показателя свидетельствует о повышенной кислородной задолженности тканей, а уменьшение о пониженном потреблении кислорода из проходящей через ткани крови (нарушение отдачи кислорода тканям). Для оценки степени выраженности гипоксии традиционным является определение лактата, пирувата, их соотношения, активности ЛДГ в артериальной крови. Для оценки кислородного баланса у больных требуется сопоставление многих показателей, т.к. нет единого показателя гипоксии. Лабораторные показатели газового состава артериальной и венозной крови при различных видах гипоксий представлены в таблице 3. Таблица 3 Показатели кислородтранспортной функции крови при различных типах гипоксии (по П. Ф. Литвицкому с дополнениями) Показатель Форма гипоксии гипоксическая гемическая циркуляторная тканевая Кислородная емкость нормальная нормальная снижена крови или повышенная или повышенная нормальная Содержание кислорода снижено нормальное нормальное в артериальной крови или нормальное или повышенное нормальное Напряжение кислорода в артериальной крови снижено нормальное нормальное нормальное Кислородное насыщение артериальной крови снижено нормальное нормальное нормальное Содержание кислорода снижено снижено снижено в венозной крови или нормальное или нормальное повышено Напряжение кислорода в венозной крови снижено снижено снижено повышено Кислородное насыщение венозной крови снижено нормальное снижено повышено Артериовенозная нормальная нормальная разница содержания или или сниженная кислорода сниженная повышена снижена Артериовенозная разница ро 2 снижена повышена повышена снижена 23
24 ПРИНЦИПЫ УСТРАНЕНИЯ И ПРОФИЛАКТИКИ ГИПОКСИИ Профилактика и лечение гипоксии зависят от вызвавшей ее причины и должны быть направлены на ее устранение или ослабление. Устранение или снижение выраженности гипоксических состояний базируется на нескольких принципах (рисунок 2). Принципы и методы устранения/снижения тяжести гипоксии Этиотропный Экзогенный тип гипоксии: нормализация ро 2 во вдыхаемом воздухе; добавление во вдыхаемый воздух углекислого газа. Эндогенные типы гипоксии: устранение болезни или патологического процесса, причины гипоксии. Патогенетический Ликвидация или снижение степени ацидоза. Уменьшение дисбаланса ионов в клетках и биологических жидкостях. Предотвращение или снижение степени повреждения мембран и ферментов клетки. Оптимизация (снижение) уровня функции органов и их систем. Саногенетический Поддержание и стимуляция защитных и приспособительных механизмов Симптоматический Устранение неприятных, тягостных ощущений, усугубляющих состояние пациента Рисунок 2 Принципы и методы устранения/снижения тяжести гипоксии Выделяют следующие принципы лечения гипоксии: этиотропный, патогенетический, саногенетический и симптоматический. Этиотропная терапия Этиотропная терапия включает пути, мероприятия, способы и средства, направленные на ликвидацию или ослабление действия на организм причинных факторов и неблагоприятных условий. Особенности и эффективность этиотропного лечения зависят от типа, вида и стадии гипоксии. При экзогенной гипоксии необходимо как можно быстрее и эффективнее нормализовать барометрическое давление (путем ликвидации или ослабления вызвавших его нарушения причин) и ро 2 во вдыхаемом воздухе (путем добавления к нему необходимого количества О 2). При эндогенной гипоксии устраняют или ослабляют причины (т.е. причинные факторы и неблагоприятные условия), вызвавшие развитие соответствующих заболеваний или патологических процессов, сопровождающихся развитием гипоксии. Патогенетическая терапия Патогенетическая терапия направлена на устранение или существенное ослабление основного, ведущих и второстепенных звеньев патогенеза гипок- 24
25 сии. Активизация деятельности сердечно-сосудистого и дыхательного центров, системы ВД, системного, регионарного и микроциркуляторного кровообращения достигается добавлением к вдыхаемому воздуху СО 2 (до 3 9 %). Для более быстрого устранения гипоксии и более эффективного насыщения крови и тканей кислородом используют метод гипероксигенации всего организма или отдельных его частей (например, конечностей). Гипероксигенацию производят в условиях как нормобарии, так и гипербарии (больному дают кислород при нормальном или повышенном барометрическом давлении). При этом важно учитывать возможность появления токсического действия избытка О 2, проявляющегося преимущественно повреждением и перевозбуждением структур ЦНС, гиповентиляцией альвеол (из-за развития ателектаза и отека легких), развитием полиорганной недостаточности. При выявлении токсического действия О 2 устраняют гипероксигенацию путем перевода больного на дыхание воздухом с нормальным ро 2. Улучшение доставки субстратов и регуляторных веществ к органам. Восстановление количества эритроцитов, Hb, ОЦК. Улучшение реологических свойств крови. Активизация процесса диссоциации HbO 2 в крови капилляров и др. Улучшение функционирования систем удаления от тканей и органов недоокисленных продуктов метаболизма, осуществляемого посредством восстановления нарушенного кровообращения (улучшения венозного оттока от тканей, а значит и удаления от них продуктов метаболизма (особенно недоокисленных веществ и соединений)). Это достигается добавлением к вдыхаемому воздуху повышенных количеств СО 2 (до 3 9 %). Саногенетическая терапия Саногенетическая терапия направлена на повышение адаптации и устойчивости тканей к гипоксии и обеспечивается путем: снижения общего уровня жизнедеятельности и расхода энергии: активизация процессов внутреннего торможения; уменьшение процессов возбуждения нервной системы; ослабление избыточной активности эндокринной системы; стабилизации клеточных и субклеточных мембран и снижения степени их повреждения; ликвидации или ослабления дисбаланса ионов и воды в клеточнотканевых структурах организма; устранения имеющихся различных видов ферментопатий; специфического вмешательства в процессы биологического окисления в клетках посредством применения лекарственных средств. Ведущее положение среди лекарственных средств, нормализующих расстройства биологического окисления в клетках занимают следующие: Антигипоксанты (гутимин, олифен, амтизол), повышающие резистентность тканей к недостатку кислорода и действующие на клеточном и субклеточном уровнях. 25
26 Антиоксиданты (витамины С, Е, А; селен, селенит натрия; фитоадаптогены), действие которых направлено на снижение как избыточного количества свободных радикалов и перекисей (главным образом липидных). Так и повреждающего действия последних на различные, особенно мембранные, структуры клеток. Фитоадаптогены (корни и листья растений семейств аралиевых, толокнянковых). Данные препараты обладают способностью повышать неспецифическую адаптацию и резистентность различных клеточнотканевых структур и целостного организма. Симптоматическая терапия Симптоматическая терапия призвана ликвидировать или существенно ослабить не только неприятные, тягостные для человека субъективные ощущения, но и различные неблагоприятные симптомы, обусловленные как гипоксией, так и отрицательными последствиями этиотропного и патогенетического лечения. Для этого используют лекарственные и нелекарственные методы и средства, которые устраняют или снижают разнообразные второстепенные патологические изменения в организме, в том числе волнение, боль, отрицательные эмоции. Основные принципы профилактики гипоксии Профилактика гипоксии и ее отрицательных последствий не только возможна, но и целесообразна и достаточно эффективна. Для этого в течение длительного времени можно искусственно вызывать многократную, прерывистую, ступенчатую гипоксическую гипоксию как в нормобарических, так и в гипобарических условиях. Проводя тренировки гипоксической гипоксией, вызываемой вдыханием воздуха с постепенным снижением в нем парциального давления кислорода, можно повысить устойчивость организма к действию разнообразных (механических, термических, химических, токсических, биологических) повреждающих факторов, в том числе к операционным воздействиям, различным ядам, инфекционным (в том числе вирусам, бактериям, грибам) и другим патогенным факторам. В экспериментах на разных видах животных показано, что после многократных тренировок к недостатку кислорода во вдыхаемом воздухе, к физическим (мышечным), особенно нарастающим, нагрузкам, к артериальной гипотензии, вызываемой дробными кровопусканиями, повышается резистентность организма к различным видам патологии, в том числе к гипоксии экзогенного и эндогенного происхождения. В целях профилактики различных видов (в том числе и гипоксической) гипоксии можно использовать различные группы лекарственных препаратов: фитоадаптогены растений семейств аралиевых (элеутерококк, левзея, женьшень и другие), толокнянковых (родиола розовая), антигипоксанты (гутимин, олифен), актопротекторы (этилтиобензимидазола гибробромид), антиоксиданты (витамины А, Е, С, препараты селена). 26
27 ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Ситуационные задачи Задача 1 Пациенту К. 50 лет, после выведения его из тяжелого состояния, вызванного внезапно начавшимся дома обильным кровотечением из пораженного опухолью желудка, была проведена гастрэктомия (удаление желудка) под наркозом с использованием ИВЛ. В ходе проведения противошоковой терапии и операции пациенту вводили различные плазмозаменители (в пределах 1,0 л) и перелили 2,5 л цельной донорской крови после двухдневного ее хранения. На 3-и сутки после операции, несмотря на восстановление до нормы концентрации Hb в крови, у пациента состояние продолжало оставаться тяжелым: слабость, головная боль, головокружение, кожа рук и ног холодная, гипотензия (АД 70/30 мм рт. ст.), тяжелые расстройства внешнего дыхания, почечная недостаточность и желтуха (желтушность кожи и склер). Пациент был переведен на ИВЛ. Вопросы 1. Какое состояние наблюдалось у пациента на 3-и сутки после операции? Ответ обоснуйте. 2. Каковы причины и механизмы развития гипоксии: а) в предоперационном периоде; б) в ходе операции; в) на 3-и сутки послеоперационного периода? Разбор задачи 1. Шок. На это состояние указывают симптомы, характерные для системного расстройства микроциркуляции: снижение температуры кожи (нарушение периферического кровообращения), слабость, головокружение и расстройства внешнего дыхания (нарушение церебрального кровообращения), почечная недостаточность (нарушение перфузии почек). Артериальная гипотензия является также одним из главных симптомов шока. 2. Искусственная гипервентиляция ведет к алкалозу и снижению диссоциации HbО 2. а) в предоперационном периоде могла быть гипоксия вследствие анемии мегалобластического типа (в связи с поражением желудка, что привело к дефициту внутреннего фактора Касла и нарушению эритропоэза), постгеморрагической анемии (если больной имел скрытое хроническое кровотечение). б) в ходе операции гипоксия могла усугубиться вследствие гипервентиляции при проведении ИВЛ (сдвиг кривой диссоциации HbО 2 влево, т.е. снижение диссоциации HbО 2 в условиях алкалоза). 27
28 в) в послеоперационном периоде гипоксия может нарастать вследствие использования долго хранящейся донорской крови (для справки: через 8 дней хранения крови содержание 2,3-ДФГ в эритроцитах снижается более чем в 10 раз, что нарушает дезоксигенацию Hb). Задача 2 Пациент К., 59 лет, был направлен в клинику для прохождения медицинского осмотра. В результате обследования были получены следующие данные: р атм О 2 (мм рт. ст.) 158; р A О 2 (мм рт. ст.) 88; р а О 2 (мм рт. ст.) 61; р а СО 2 (мм рт. ст.) 59; р v O 2 (мм рт. ст.) 16; S a O 2 (%) 88; S v O 2 (%) 25; МОД (л/мин) 2,85; МОК (л/мин) 8,5; рн 7,25; МК (мг%) 20,0; ТК (мэкв/сут) 60; Hb 140 г/л. Вопросы 1. Определите, какой тип гипоксии наблюдается у пациента. 2. На основании каких данных вы сделали вывод? Разбор задачи 1. Смешанный: респираторный и циркуляторный типы гипоксии. 2. О респираторном типе, обусловленным гиповентиляцией, свидетельствует снижение р a О 2, повышение р а СО 2 и низкий МОД. На циркуляторный тип указывает высокая артериовенозная разница по О 2: S a O 2 -S v O 2. Снижение рн обусловлено накоплением лактата и Н 2 СО 3 в крови. Функция почек, судя по их способности секретировать Н +, не нарушена. Об этом свидетельствует высокое значение ТК (титруемая кислотность). Задача 3 В терапевтическую клинику поступила пациентка К., 60 лет, с жалобами на общую слабость, головные боли постоянного типа, головокружение, пошатывание при ходьбе, незначительно выраженную одышку, плохой аппетит, чувство жжения на кончике языка. В анамнезе: в связи с некоторыми диспептическими расстройствами (боли в подложечной области, иногда диарея) был исследован желудочный сок и установлено выраженное снижение его кислотности. Объективно: состояние средней тяжести, выраженная бледность кожных покровов и слизистых оболочек, незначительная одышка в покое, АД в пределах возрастной нормы. Вопросы 1. Есть ли у пациентки признаки развития общей гипоксии организма? Если да, то назовите их. 2. Характерны ли указанные Вами признаки лишь для гипоксии? Если нет, то при каких других типовых патологических процессах развиваются аналогичные симптомы? 28
29 3. Какие дополнительные данные о состоянии пациентки Вам необходимы для подтверждения или опровержения версии, возникшей в связи с вопросом 2? 4. Есть ли основания для предположения о наличии у пациентки гипоксии циркуляторного типа? Если да, то назовите их. Какой объективный показатель мог бы подтвердить или опровергнуть версию о циркуляторной гипоксии? 5. Есть ли основания для предположения о развитии у пациентки гипоксии респираторного типа? Если да, то назовите их и укажите, что необходимо определить для подтверждения или опровержения версии о респираторном типе гипоксии. 6. Есть ли какие-либо основания для предположения о развитии у пациентки гипоксии гемического типа? Если да, то какие исследования могли бы это подтвердить? ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ Укажите все правильные ответы: 1. Укажите реакции экстренной адаптации к гипоксии: а) увеличение объема альвеолярной вентиляции; б) мобилизация депонированной крови; в) усиление анаэробного гликолиза; г) снижение диссоциации оксигемоглобина; д) перераспределение кровотока; е) увеличение количества митохондрий в клетке; ж) тахикардия; з) активация эритропоэза. 2. Какие изменения наблюдаются в организме при острой гипоксии в стадии компенсации: а) тахикардия; б) увеличение гематокрита; в) тахипноэ; г) спазм коронарных сосудов; д) гиперпноэ; е) расширение сосудов мышц; ж) уменьшение вентиляции альвеол; з) расширение сосудов мозга. 3. Укажите изменения в крови, характерные для начального этапа экзогенной гипобарической гипоксии: а) гиперкапния; б) гипокапния; 29
30 в) гипоксемия; г) газовый алкалоз; д) газовый ацидоз; е) метаболический ацидоз. 4. Укажите причины гипоксии дыхательного типа: а) снижение ро 2 в воздухе; б) отравление СО; в) эмфизема легких; г) отравление нитратами; д) хроническая кровопотеря; е) недостаточность митрального клапана; ж) гиповитаминоз В 12 ; з) возбудимости ДЦ. 5. Укажите причины гипоксии тканевого типа: а) гиповитаминоз В 1 ; б) гиповитаминоз РР; в) гиповитаминоз В 12 ; г) высотная болезнь; д) отравление цианидами; е) отравление угарным газом; ж) горная болезнь. 6. Укажите причины гипоксии смешанного типа: а) травматический шок; б) хроническая кровопотеря; в) острая массивная кровопотеря; г) легочная артериальная гипертензия; д) миокардит; е) отравление нитратами; ж) неосложненный инфаркт миокарда. 7. В патогенезе гипоксического повреждения клетки ведущую роль играют: а) торможение гликолиза; б) увеличение рн в клетке; в) мобилизация креатинфосфата; г) увеличение в клетке натрия; д) активация фосфолипазы А 2 ; е) высвобождение лизосомальных ферментов; ж) торможение ПОЛ; з) накопление Са 2+ в митохондриях. 30
31 8. Укажите стрелками соответствие причин гипоксии экзогенного и тканевого типов: экзогенного типа гиповитаминоз В 1 гиповитаминоз РР гиповитаминоз В 12 высотная болезнь отравление цианидами отравление угарным газом горная болезнь тканевого типа 9. Укажите стрелками причины смещения кривой диссоциации оксигемоглобина вправо и влево: влево метаболический ацидоз серповидноклеточная анемия метаболический алкалоз кипокапния снижение температуры тела увеличение в эритроцитах 2,3-ДФГ повышение температуры тела вправо 10. Укажите стрелками, в каких случаях сродство гемоглобина к кислороду уменьшается, а в каких увеличивается: уменьшается метаболический ацидоз серповидноклеточная анемия метаболический алкалоз уменьшение в эритроцитах 2,3-ДФГ снижение температуры тела повышение температуры тела гипокапния Ответы к тестовым заданиям увеличивается 1) а, б, в, д, ж; 2) а, б, в, д, з; 3) б, в, г; 4) в, з; 5) а, б, д; 6) а, в, г; 7) г, д, е, з; 8) экзогенного типа: высотная болезнь, горная болезнь; тканевого типа: гиповитаминоз В 1, гиповитаминоз РР, отравление цианидами.; 9) влево: метаболический алкалоз, гипокапния, снижение температуры тела; вправо: метаболический ацидоз, серповидноклеточная анемия, увеличение в эритроцитах 2,3-ДФГ, повышение температуры тела; 10) уменьшается: метаболический ацидоз, серповидноклеточная анемия, повышение температуры тела; увеличивается: метаболический алкалоз, уменьшение в эритроцитах 2,3-ДФГ, снижение температуры тела, гипокапния. 31
32 Основная ЛИТЕРАТУРА 1. Патофизиология: учебник: в 2 т. / под ред. В. В. Новицкого, Е. Д. Гольдберга, О. И. Уразовой. М.: ГЭОТАР-Медиа, Т с. 2. Патологическая физиология: учебник / Н. Н. Зайко [и др]; под ред. Н. Н. Зайко, Ю. В. Быця. М.: МЕДпресс-информ, с. 3. Литвицкий, П. Ф. Патофизиология: учебник: в 2 т. 5-е изд., перераб. и доп. М. : ГЭОТАР-Медиа, Т с. Дополнительная 1. Саркисов, Д. С. Общая патология человека: учебник / Д. С. Саркисов, М. А. Пальцев, И. К. Хитров. М.: Медицина, с. 2. Войнов, В. А. Атлас по патофизиологии: учебное пособие / В. А. Войнов. М.: МИА, с. 3. Угольник, Т. С. Тестовые задания по патологической физиологии. Общая патофизиология: учеб.-метод. пособие: в 3 ч. / Т. С. Угольник, И. В. Вуевская, Я. А. Чуйко. Гомель: ГоГМУ, Ч с. 4. Типовые патологические процессы: практикум / Ф. И. Висмонт [и др.]. 3-е изд. доп. и перераб. Минск: БГМУ, Т с. 5. Рябов, Г. А. Гипоксия критических состояний / Г. А. Рябов М.: Медицина, с. 6. Атаман, А. В. Патологическая физиология в вопросах и ответах: учеб. пособие / А. В. Атаман. К.: Вища шк., с. 32
33 ТЕМА 2. ВНЕШНЕЕ ДЫХАНИЕ В клинической практике специалисты часто сталкиваются с заболеваниями органов дыхания, особенно легких и дыхательных путей, которые очень чувствительны к действию неблагоприятных факторов окружающей среды. При этом любой патологический процесс, возникающий в органах дыхания, может привести к нарушению альвеолярной вентиляции, диффузии или перфузии и развитию недостаточности ВД. Широкая распространенность болезней дыхательной системы и их последствия обуславливают необходимость изучения причин и общих закономерностей развития типовых форм нарушения ВД и ДН. Цель занятия: изучить этиологию, патогенез, основные формы расстройств системы ВД, обусловленные нарушениями вентиляции, перфузии, вентиляционно-перфузионных отношений, диффузии газов через АКМ, механизмы развития ДН, ее стадии. Задачи занятия. Студент должен: 1. Узнать: определения понятий: «альвеолярная гиповентиляция», «альвеолярная гипервентиляция», «легочная гипертензия», «легочная гипотензия» «дыхательная недостаточность», «одышка»; основные формы нарушений системы ВД, их общую этиологию и патогенез; механизмы нарушений системы ВД при патологических процессах в верхних и нижних дыхательных путях; механизмы развития патологических форм дыхания; характеристику и стадии ДН; механизмы развития инспираторной и экспираторной одышек. 2. Научиться: анализировать параметры, характеризующие ВД и давать заключение о стоянии системы ВД, форме нарушений газообменной функции легких; давать патогенетическую оценку изменений параметров ВД, отображающих нарушения системы ВД; характеризовать ДН. 3. Приобрести навыки: решения ситуационных задач, включающих изменения показателей ВД и газового состава крови при различных видах нарушений системы ВД. 4. Ознакомиться: с клиническими проявлениями расстройств деятельности системы ВД; с принципами диагностики, профилактики и терапии нарушений газообменной функции легких. Требования к исходному уровню знаний. Для полного усвоения темы студенту необходимо повторить: из курса анатомии: строение воздухоносных путей и легких; 33
34 из курса гистологии, цитологии и эмбриологии: сосудистая сеть легких, строение АКМ, структура стенки воздухоносных путей; из курса нормальной физиологии: понятие функциональная система регуляции дыхания, система ВД и ее функции, механизмы вдоха и выдоха, давления и градиенты давлений, создающие поток воздуха; функциональные зоны легких в положении стоя и лежа, структурно-функциональная характеристика ДЦ, объемные и потоковые параметры ВД. Контрольные вопросы по теме занятия 1. Этиология и патогенез расстройств ВД. 2. Альвеолярная гиповентиляция: типы и причины развития. 3. Обструктивный тип альвеолярной гиповентиляции: причины и механизмы развития. 4. Обструкция ВДП. Острая механическая асфиксия, причины и механизмы развития. 5. Обструкция НДП: патогенез бронхитического и эмфизематозного типов обструкции. 6. Рестриктивный тип альвеолярной гиповентиляции: причины и механизмы развития. 7. Альвеолярная гипервентиляция: причины, механизмы развития, последствия. 8. Нарушения легочного кровотока: виды, причины и последствия. 9. Нарушение вентиляционно-перфузионных отношений. 10. Нарушение альвеолокапиллярной диффузии: причины и последствия. 11. Нарушения регуляции дыхания: причины и механизмы развития. 12. Характеристика и механизмы развития патологических форм дыхания. 13. ДН: определение понятия, стадии, проявления. Одышка: виды, механизмы формирования. 14. Этиология и патогенез ОДН при РДСВ взрослых и РДСВ новорожденных. 15. Изменения вентиляционных показателей, газового состава крови и КОС при ДН и при гипервентиляции. 16. Диагностика типовых форм нарушения ВД. 17. Принципы профилактики и лечения патологий ВД. ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ Внешнее дыхание это совокупность процессов, совершающихся в легких и обеспечивающих нормальный газовый состав артериальной крови. Внешнее дыхание обеспечивается аппаратом ВД, который включает дыхательные пути, респираторный отдел легких, грудную клетку с костнохрящевым каркасом и нервно-мышечной системой и нервные центры регуляции дыхания. Аппарат ВД осуществляет процессы, поддерживающие нормальный газовый состав артериальной крови: вентиляцию легких; 34
35 кровоток в легких; диффузию газов через АКМ; регуляторные механизмы. В развитии патологии ВД ключевую роль играет нарушение процессов поддерживающих нормальный газовый состав артериальной крови, в связи, с чем выделяют пять типовых форм нарушения ВД. Типовые формы нарушения ВД 1. Нарушение вентиляции легких. 2. Нарушение легочного кровотока. 3. Нарушение вентиляционно-перфузионных соотношений. 4. Нарушение диффузии газов через АКМ. 5. Нарушение регуляции дыхания. НАРУШЕНИЕ АЛЬВЕОЛЯРНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ Минутный объем дыхания, в нормальных условиях составляющий 6 8 л/мин, при патологии может увеличиваться и уменьшаться, способствуя развитию альвеолярной гиповентиляции либо гипервентиляции, которые определяются соответствующими клиническими синдромами. Альвеолярная гиповентиляция типовая форма нарушения ВД, при которой реальный объем альвеолярной вентиляции за единицу времени ниже необходимой организму в данных условиях. Причины альвеолярной гиповентиляции легких: 1. Расстройства биомеханики дыхания: обструкция дыхательных путей; нарушение растяжимости легких. 2. Нарушение механизмов регуляции ВД. В зависимости от причины выделяют три типа альвеолярной гиповентиляции. Типы альвеолярной гиповентиляции: 1. Обструктивная. 2. Рестриктивная. 3. Вследствие нарушения регуляции дыхания. Обструктивная альвеолярная гиповентиляция (от лат. obstructio преграда) связана со снижением проходимости дыхательных путей. Препятствие движению воздуха может быть как в верхних, так и в нижних дыхательных путях (таблица 4). Патогенез обструктивного типа альвеолярной гиповентиляции заключается в повышении неэластического сопротивления воздушному потоку и снижении проходимости дыхательных путей. Это приводит к снижению объема вентиляции соответствующих областей легких, увеличению работы дыхательных мышц, увеличению потребления кислорода и энергии аппаратом ВД. 35
36 Таблица 4 Причины обструкции верхних и нижних дыхательных путей Причины обструкции ВДП НДП Инородные предметы в просвете ВДП Рвотные массы, вода, гной в просвете мелких бронхов и бронхиол Утолщение стенок ВДП (воспалительный отек гортани) ствие ее отека и гиперемии (воспаление, за- Утолщение слизистой оболочки НДП вследстойные явления в легких) Спазм мышц гортани (ларингоспазм) Спазм непроизвольной мускулатуры бронхиол, возникающий при действии различных аллергенов, некоторых раздражающих веществ, гистамина, холиномиметиков Сдавление стенок ВДП извне (опухоль, заглоточный Снижение эластичности легочной ткани абсцесс) Причины и механизм обструкции ВДП рассмотрены на примере острой механической асфиксии. Асфиксия (от греч. а отрицание, sphyxis пульс; синоним удушье) это угрожающее жизни патологическое состояние, обусловленное остро или подостро возникающей ДН, достигающей такой степени, что в кровь перестает поступать кислород, а из крови не выводится углекислый газ. Острая механическая асфиксия может возникать вследствие механического препятствия циркуляции воздуха по ДП: закупорка просвета ВДП (инородные тела, воспалительный отек, наличие жидкости в дыхательных путях); сдавление шеи, грудной клетки, живота. Механизм развития асфиксии. Явления, наблюдающиеся при асфиксии, связаны вначале с накоплением в организме СО 2. Действуя рефлекторно и непосредственно на ДЦ, СO 2 возбуждает его, доводя глубину и частоту дыхания до максимально возможных величин. Кроме того, дыхание рефлекторно стимулируется и снижением в крови напряжения кислорода. По мере увеличения содержания СO 2 в крови повышается и АД. Повышение АД можно объяснить рефлекторным влиянием хеморецепторов на сосудодвигательный центр, усиленным выбросом адреналина в кровь, увеличением МОК в результате повышения тонуса вен и увеличения притока крови при усилении дыхания. Дальнейшее увеличение концентрации СO 2 в крови определяет появление его наркотического действия, ph крови снижается до 6,8 6,5. Усиливается гипоксемия и, соответственно, гипоксия головного мозга. Это приводит, в свою очередь, к угнетению дыхания, снижению АД. В итоге наступает паралич дыхания и остановка сердца. Периоды (фазы) асфиксии 1-я фаза (фаза инспираторной одышки); характеризуется активированием деятельности ДЦ: усиливается и удлиняется вдох, развивается об- 36
37 щее возбуждение, повышается симпатический тонус (расширяются зрачки, возникает тахикардия, повышается АД), появляются судороги. Усиление дыхательных движений вызывается рефлекторно. При напряжении дыхательных мышц возбуждаются расположенные в них проприорецепторы. Импульсы от рецепторов поступают в ДЦ и активируют его. Понижение р а О 2 и повышение р а СО 2 дополнительно раздражают как инспираторный, так и экспираторный ДЦ. 2-я фаза (фаза экспираторной одышки) дыхание становится более редким и требует приложения усилий во время выдоха. Преобладает парасимпатический тонус, что проявляется брадикардией, сужением зрачков, снижением АД. При большем изменении газового состава артериальной крови наступает торможение ДЦ и центра регуляции кровообращения. Торможение экспираторного центра происходит позднее, так как при гипоксемии и гиперкапнии его возбуждение длится дольше. 3-я фаза (предтерминальная) дыхательные движения прекращаются вследствие торможениея ДЦ, АД падает, происходит потеря сознания. 4-я фаза (терминальная) характено гаспинг-дыхание. Смерть наступает от паралича бульбарного ДЦ. Сердце продолжает сокращаться после остановки дыхания 5 15 мин. В это время еще возможно оживление задохнувшегося. Механизмы обструкции НДП Обструкция НДП происходит вследствие спадения мелких бронхов, бронхиол и альвеолярных ходов. Спадение НДП происходит в момент, когда выдох еще не закончен поэтому, такое явление называют ранним экспираторным закрытием дыхательных путей (РЭЗДП). При этом дальнейший выдох становится невозможным. Таким образом, воздух оказывается пойманным, как в ловушке. Вследствие этого альвеолы остаются постоянно раздутыми, в них увеличивается количество остаточного воздуха. Выделяют два механизма РЭЗДП: 1. Бронхитический (при сужении вышерасположенной бронхиолы). 2. Эмфизематозный (при снижении эластичности легочной ткани). Чтобы понять механизм РЭЗДП при патологии, необходимо рассмотреть механизм нормального выдоха. В норме при достаточном просвете бронхиол и эластической тяге легких выдох происходит пассивно: внутриплевральное давление растет постепенно и уравновешивается внутриальвеолярным давлением. Давление внутри бронхиол подчиняется закону Бернулли: сумма давлений, направленных вдоль оси потока и радиально к стенке бронха, величина постоянная. Кроме того, необходимо подчеркнуть, что давление, действующее изнутри на стенку бронхиолы, примерно равно давлению, действующему извне точка равного давлений (ТРД). 37
38 РЭЗДП происходит в том месте, где плевральное давление в какой-то момент выдоха превышает внутрибронхиальное (рисунок 3). Нормальное дыхание РЭЗДП А Б Рисунок 3 Механизмы раннего экспираторного закрытия дыхательных путей (РЭЗДП): А схема давлений в дыхательных путях при нормальном дыхании; Б схема давлений при РЭЗДП. 1 нормальная долька с сохраненными альвеолярными перегородками; 2 раздутые альвеолы с атрофией альвеолярной ткани; 3 давление вдоль оси потока; 4 радиально направленное давление, стабилизирующее стенку дыхательных путей; 5 давление извне Бронхитический механизм обструкции НДП Сужение просвета НДП, согласно правилу Бернулли, приводит к повышению линейной скорости струи воздуха во время вдоха и увеличению давления, направленного вдоль оси бронхиолы. Давление потока, направленное радиально на стенки бронхиол, в результате, уменьшается и не может скомпенсировать давление извне. Стенки бронхиол спадаются, несмотря на то, что в них еще остался воздух. Эмфизематозный механизм обструкции Разрушение эластических волокон стромы приводит к снижению эластичности легочной ткани и выдох уже не может протекать пассивно, он осуществляется с помощью мышц выдоха, как следствие довольно значительно и быстрее чем в норме повышается давление, действующее на стенку бронхиолы извне. В результате бронхиолы закрываются, несмотря на оставшийся в альвеолах воздух. 38
39 Причиной разрушения эластических волокон может являться хронический воспалительный процесс. Развивающийся в результате воспаления окислительный стресс истощает ингибиторы протеаз. В результате нейтрофильные протеазы разрушают эластические волокна. Рестриктивный тип альвеолярной гиповентиляции (от лат. restrictio ограничение) характеризуется снижением (ограничением) степени расправления легких в результате действия внутрилегочных и внелегочных причин. Причины рестриктивного типа гиповентиляции легких подразделяют на две группы: внутри- и внелегочные (таблица 5). Таблица 5 Причины рестриктивного типа гиповентиляции Внутрилегочные причины Связаны со снижением растяжимости легких вследствие: фиброза; ателектазов; застоя крови в легких; интерстициального отека; дефицита сурфактанта; диффузных опухолей. Внелегочные причины Связаны с ограничением дыхательных экскурсий легких вследствие: перелома ребер; сдавления грудной клетки (кровью, экссудатом, транссудатом воздухом); снижения подвижности суставов грудной клетки; плеврита; фиброза плевры. Патогенез рестриктивной формы альвеолярной гиповентиляции Ограничение способности легких расправляться и увеличение эластического сопротивления приводят к увеличению работы дыхательных мышц, повышению потребления кислорода и увеличению расхода энергии работающими мышцами. В результате снижения растяжимости легких, развивается частое, но неглубокое дыхание, что приводит к увеличению физиологического мертвого пространства. Активная работа системы ВД не устраняет возникшие нарушения газового состава крови. Такая ситуация может привести к усталости мышц. Проявления гиповентиляции Сравнительная характеристика проявлений обструктивной и рестриктивной гиповентиляции приведена в таблице 6. Альвеолярная гипервентиляция это увеличение объема альвеолярной вентиляции за единицу времени в сравнении с необходимой организму в данных условиях. Причины альвеолярной гипервентиляции 1. Неадекватный режим ИВЛ (при даче наркоза). 2. Органические повреждения мозга (в результате кровоизлияния, ишемии, внутричерепных опухолях, сотрясении мозга). 3. Стресс-реакции, неврозы. 4. Гипертермические состояния (лихорадка, тепловой удар). 5. Экзогенная гипоксия. 39
40 Таблица 6 Проявления альвеолярной гиповентиляции Проявления Одышка Виды нарушений Гипоксемия Гиперкапния Изменения рн Кривая диссоциации оксигемоглобина Статические объемы и емкости Динамические объемы Примечание. N норма. Альвеолярная гиповентиляция обструктивная рестриктивная Экспираторная Инспираторная (затруднен выдох) (затруднен вдох) Есть, т. к. уменьшается оксигенация крови в легких. Есть, т. к. уменьшается выведение СО 2 из организма Газовый ацидоз ЖЕЛ N*/увеличена ООЛ увеличена ОЕЛ увеличена ООЛ/ОЕЛ увеличено ИТ снижен ОФВ 1 снижен ПОС снижен МОС снижен СОС снижен Смещается вправо ЖЕЛ снижена ООЛ N/ снижена ОЕЛ N/ снижена ООЛ/ОЕЛ N ИТ N/увеличен ОФВ 1 снижен ПОС N МОС N СОС N Механизмы альвеолярной гипервентиляции 1. Непосредственное повреждение ДЦ при органических поражениях головного мозга (травмах, опухолях, кровоизлияниях). 2. Избыток возбуждающих афферентных влияний на ДЦ при накопления больших количеств кислых метаболитов при уремии, СД) 3. Неадекватный режим ИВЛ, что, в редких случаях, возможно, при отсутствии должного контроля за газовым составом крови у пациентов со стороны медицинского персонала во время операции или в послеоперационном периоде. Данная гипервентиляция достаточно часто называется пассивной. Основные проявления гипервентиляции легких: 1. Увеличение МОД, в результате отмечается избыточное выделение из организма СО 2, это не соответствует продукции СО 2 в организме и поэтому происходит изменение газового состава крови: развивается гипокапния (снижение р а СО 2) и газовый (респираторный) алкалоз. Может отмечаться некоторое увеличение напряжения О 2 в крови, оттекающей от легких. 2. Газовый алкалоз смещает кривую диссоциации оксигемоглобина влево, что означает увеличение сродства Hb к кислороду и снижение диссоциации оксигемоглобина в тканях, что может привести к уменьшению потребления кислорода тканями. 3. Гипокальциемия (снижение содержания в крови ионизированного кальция связано с компенсацией развивающегося газового алкалоза). Проявления гипервентиляции легких обусловлены гипокальциемией и гипокапнией. Гипокапния снижает возбудимость ДЦ и в тяжелых случаях может привести к параличу дыхания; вызывает спазм мозговых сосудов, 40
41 снижающий поступление О 2 в ткани мозга (отмечаются головокружение, снижение внимания и памяти, тревожность, расстройство сна). Вследствие гипокальциемии развиваются парестезии, покалывание, онемение, похолодание лица, пальцев рук, ног. Отмечается повышенная нервно-мышечная возбудимость (судороги, может быть тетанус дыхательных мышц, ларингоспазм, судорожные подергивания мышц лица, рук, ног, тоническая судорога кисти «рука акушера»). Сердечно-сосудистые расстройства проявляются аритмиями из-за гипокальциемии и спазмом коронарных сосудов в результате гипокапнии. НАРУШЕНИЕ ЛЕГОЧНОГО КРОВОТОКА Патогенетической основой нарушения легочного кровотока является несоответствие тотального капиллярного кровотока в малом круге кровообращения объему альвеолярной вентиляции за определенный период времени. Первичное или вторичное поражение легочного кровотока вызывает: ДН вследствие вентиляционно-перфузионных расстройств, рестриктивные нарушения дыхания из-за ишемии альвеолярной ткани, выделения БАВ, повышения проницаемости сосудов, интерстициального отека, уменьшения образования сурфактанта, ателектаза. Виды нарушения легочного кровотока Различают два вида нарушения перфузии легких легочная гипотензия и легочная гипертензия. Легочная гипотензия стойкое снижение давления крови в сосудах малого круга кровообращения. Наиболее частые причины легочной гипотензии: пороки сердца (например, тетрада Фалло) сопровождающиеся шунтированием крови «справа налево», т. е. сбросом венозной крови в артериальную систему большого круга минуя капилляры легких; правожелудочковая недостаточность; гиповолемии различного генеза, например, при кровопотере; перераспределение крови при шоке; системная артериальная гипотензия вследствие коллапса. Вышеуказанные причины приводят к уменьшению поступления крови в легкие, что в свою очередь вызывает нарушение газообмена и дыхательного ритмогенеза (вторично) из-за хронических метаболических сдвигов. Легочная гипертензия это повышение давления в сосудах малого круга кровообращения. Формы легочной гипертензии: прекапиллярная; посткапиллярная; смешанная. 41
42 Прекапиллярная легочная гипертензия характеризуется увеличением давления в прекапиллярах и капиллярах и уменьшением притока крови к альвеолам. Причины и механизмы прекапиллярной легочной гипертензии: 1. Спазм артериол, обусловленный артериальной гипоксемией и гипоксией. Гипоксия может оказывать прямое влияние, изменяя функции калиевых каналов клеточных мембран, приводя к деполяризации миоцитов сосудистой стенки и их сокращению. Непрямой механизм действия гипоксии заключается в повышении продукции медиаторов, обладающих вазоконстрикторным действием, например, тромбоксана А 2, катехоламинов. Спазм артериол может иметь и рефлекторную природу (рефлекс Эйлера Лильестранда). Так, при хронической обструктивной эмфиземе легких, вследствие снижения po 2 в альвеолярном воздухе, в значительной части альвеол рефлекторно ограничивается кровоток, что приводит к повышению тонуса артерий малого круга в основной массе структур респираторной зоны, увеличению сопротивления и повышению давления в легочной артерии. Рефлекс Эйлера Лильестранда (физиологическое назначение) гипоксемия в альвеолярном воздухе сопровождается повышением тонуса артерий малого круга (местная вазоконстрикция), т. е. если в определенном участке легкого вентиляция альвеол уменьшается, соответственно должен уменьшиться кровоток, т. к. на плохо вентилируемом участке легкого не происходит должной оксигенации крови. 2. Дисфункция эндотелия легочных сосудов различного генеза. Например, при хронической гипоксемии или воспалении в поврежденном эндотелии снижается продукция эндогенных релаксирующих факторов (оксид азота, NO). 3. Ремоделирование легочных сосудов характеризующееся пролиферацией медии, миграцией и пролиферацией ГМК в интиме, фиброэластозом интимы и утолщением адвентиции. 4. Облитерация сосудов системы a. pulmonalis (эмболия и тромбоз), примером может служить ТЭЛА. Чаще всего местом образования тромбов являются глубокие вены нижних конечностей. Наибольшую опасность представляют флотирующие тромбы, имеющие единственную точку фиксации. После отрыва тромб с током крови проходит через правые отделы сердца и попадает в легочную артерию, приводя к закупорке ее ветвей. Обструкция легочных артерий и высвобождение вазоактивных соединений из тромбоцитов приводят к повышению легочного сосудистого сопротивления. 5. Сдавление сосудов системы a. pulmonalis опухолями средостения или вследствие повышения внутриальвеолярного давления при тяжелом приступе кашля. Повышение давления на выдохе при обструктивной патологии более продолжительное, т. к. выдох, как правило, затянут. Это способствует ограничению кровотока и повышению давления в легочной артерии. Хронический кашель может привести к стойкой гипертензии в малом круге кровообращения. 42
43 6. Повышение сердечного выброса вследствие гиперкапнии и ацидоза. 7. Значительное сокращение площади капиллярного русла при деструкции паренхимы легких (эмфизема) может приводить к повышению сосудистого сопротивление даже в состоянии покоя. В норме этого не происходит, т. к. при усилении скорости кровотока в легких пассивно расширяются легочные сосуды и раскрываются резервные легочные капилляры, это позволяет избежать значительного повышения сопротивления и давления в легочной артерии. Резкий подъем давления в легочном стволе вызывает раздражение барорецепторов и включение рефлекса Швачка Парина, характеризующегося падением системного АД, замедлением ритма сердечных сокращений. Это защитный рефлекс, направленный на уменьшение притока крови в малый круг и предотвращение отека легких. При резкой выраженности может привести к остановке сердца. Посткапиллярная легочная гипертензия развивается при нарушении оттока крови из системы легочных вен в левое предсердие с формированием застойных явлений в легких. Причины посткапиллярной легочной гипертензии: сдавление вен опухолями, увеличенными лимфоузлами; левожелудочковая недостаточность (при митральном стенозе, артериальной гипертензии, инфаркте миокарда). Смешанная легочная гипертензия сочетание прекапиллярной и посткапиллярной форм легочной гипертензии. Например, при митральном стенозе (посткапиллярная гипертензия) затрудняется отток крови в левое предсердие. Легочные вены и левое предсердие переполняются кровью. Вследствие этого происходит раздражение барорецепторов в устье легочных вен и рефлекторный спазм сосудов системы a. pulmonalis малого круга кровообращения (рефлекс Китаева) вариант прекапиллярной гипертензии. НАРУШЕНИЕ ВЕНТИЛЯЦИОННО-ПЕРФУЗИОННЫХ СООТНОШЕНИЙ В норме вентиляционно-перфузионныгй показатель (V/Q) равен 0,8 1,0 (т. е. кровоток осуществляется в тех участках легких, в которых имеется вентиляция, за счет этого происходит газообмен между альвеолярным воздухом и кровью), где V минутный объем альвеолярной ветиляции, а Q минутный объем капиллярного кровотока. Если в физиологических условиях в относительно небольшом участке легкого происходит снижение р а О 2 в альвеолярном воздухе, то в этом же участке рефлекторно возникает местная вазоконстрикция, которая приводит к адекватному ограничению кровотока (рефлекс Эйлера Лильестранда). В результате местный легочный кровоток приспосабливается 43
44 к интенсивности легочной вентиляции и нарушений вентиляционноперфузионных соотношений не происходит. Нарушение вентиляционно-перфузионных отношений является самостоятельной формой нарушения газообменной функции системы ВД. Несоответствия между вентиляцией и капиллярным кровотоком возникают на регионарном уровне (на уровне отдельных долей, сегментов, субсегментов, отдельных групп альвеол). При патологии возможны два варианта нарушения вентиляционноперфузионных соотношений: 1. Вентиляция слабо снабжаемых кровью участков легких приводит к увеличению вентиляционно-перфузионного показателя. Причиной является локальное снижение перфузии легких при обтурации, сдавлении, спазме легочной артерии, шунтировании крови минуя альвеолы. В результате увеличения функционального мертвого пространства и внутрилегочного шунтирования крови развивается гипоксемия. Напряжение CO 2 в крови остается в норме, поскольку диффузия углекислого газа не снижена. 2. Кровоснабжение плохо вентилируемых участков легких приводит к снижению вентиляционно-перфузионного показателя. Причиной является локальная гиповентиляция легких вследствие обтурации, нарушения растяжимости легких, нарушения регуляции дыхания В результате гиповентиляции и увеличения функционального мертвого пространства снижается оксигенация крови, оттекающей от плохо вентилируемых участков легких; в альвеолярном воздухе увеличивается pco 2, что приводит к гиперкапнии. НАРУШЕНИЕ АЛЬВЕОЛОКАПИЛЛЯРНОЙ ДИФФУЗИИ Диффузия газов через альвеолярно-капиллярную мембрану происходит согласно закону Фика. Скорость переноса газа через альвеолярнокапиллярную мембрану (V) прямо пропорциональна диффузионой способности мембраны (D M) а также разницей парциальных давлений газа по обе стороны мембраны (P 1 P 2) (формула 2): V = D M (P 1 P 2). (2) Диффузионая способность мембраны (D M) определяется площадью поверхности мембраны (A) и ее толщиной (d), молекулярной массой газа (MB) и его растворимостью в мембране (α). Для легких в целом используется термин диффузионная способность легких (DL), который отражает объем газа в мл, диффундирующего через АКМ при градиенте давления в 1 мм рт. ст. за 1 мин. В норме DL для кислорода равна 15 мл/мин/мм рт. ст., а для углекислого газа около 300 мл/мин/мм рт. ст. (т.о., диффузия СО 2 через АКМ происходит в 20 раз легче, чем кислорода). 44
45 Причины и механизмы снижения диффузии газов через АКМ: 1. Увеличение пути для диффузии газа и понижение проницаемости АКМ вследствие утолщения стенки альвеол, увеличения стенки капилляров, появления слоя жидкости на поверхности альвеол, увеличения количества соединительной ткани между ними. Примером могут служить диффузные поражения легких (пневмокониозы, пневмония). Пневмокониозы это хронические заболевания, возникающие при длительном вдыхании различных видов пыли силикоз, асбестоз, берилиоз. 2. Уменьшение площади АКМ (резекция доли легкого, ателектаз). 3. Уменьшение времени контакта крови с альвеолами, при этом газы не успевают диффундировать через АКМ, снижается количество оксигенированного Hb (анемия, горная болезнь). Причины, приводящие к снижению скорости диффузии газа через АКМ, проиллюстрированы на рисунке 4. расширение капилляров нормальные соотношения интерстициальный отек утолщение стенок альвеолы внутриальвеолярный отек утолщение стенок капилляра Рисунок 4 Причины, уменьшающие диффузию газов (по В. В. Новицкому, 2009) НАРУШЕНИЕ РЕГУЛЯЦИИ ДЫХАНИЯ Регуляция дыхания осуществляется ДЦ. ДЦ представлен различными группами нейронов, расположенных преимущественно в продолговатом мозге и мосту. Часть этих нейронов способна спонтанно ритмически возбуждаться. Но активность нейронов может меняться под действием афферентных сигналов с рецепторных полей, нейронов коры и других областей головного мозга. Это позволяет адаптировать дыхание к текущим потребностям организма. 45
46 Нарушение функции ДЦ может быть следствием прямого действия на ЦНС различных патологических факторов или рефлекторного влияния, осуществляемого через хемо-, барорецепторы. Под влиянием рефлекторных, гуморальных или других воздействий на ДЦ может изменяться ритм дыхания, его глубина и частота. Эти изменения могут быть проявлением как компенсаторных реакций организма, направленных на поддержание постоянства газового состава крови, так и проявлением нарушений нормальной регуляции дыхания, ведущих к развитию недостаточности дыхания. Причины и механизмы расстройств регуляции дыхания 1. Травмы и новообразования, сдавление головного мозга (кровоизлияния), острая выраженная гипоксия различного происхождения, интоксикации, деструктивные изменения в ткани мозга (рассеянный склероз) непосредственно повреждают ДЦ. 2. Незрелость хеморецепторов у недоношенных новорожденных, отравления наркотическими средствами или этанолом приводят к дефициту возбуждающих афферентных влияний на ДЦ. У недоношенных детей наблюдается низкая возбудимость хеморецепторов, воспринимающих содержание кислорода и/или углекислого газа в крови. Для активации ДЦ в этой ситуации воздействуют на кожные рецепторы (похлопывание по ножкам и ягодицам ребенка), таким образом, вызывая неспецифическую активацию ретикулярной формации. Отравление наркотическими средствами, например, при взаимодействии опиатов (морфина, героина) с рецепторами ЦНС угнетение дыхания обусловлено снижением чувствительности нейронов ДЦ к pco 2 в крови. Передозировка наркотических анальгетиков, барбитуратов может привести к снижению неспецифической тонической активности нейронов ретикулярной формации ствола мозга, избирательно заблокировать афферентные входы (вагусный канал) в ДЦ. 3. Чрезмерное раздражение ноци-, хемо и механорецепторов при травме органов дыхания, брюшной полости или ожогах приводит к избытку возбуждающих афферентных влияний на ДЦ. 4. Сильные болевые ощущения (при плевритах, травмах грудной клетки) сопровождающие акт дыхания, приводят к возникновению избытка тормозных афферентных влияний на ДЦ. 5. Повреждений на разных уровнях эффекторных путей (от ДЦ к диафрагме, дыхательным мышцам) приводят к нарушению регуляции работы дыхательных мышц. Проявление нарушения регуляции дыхания Нарушение регуляции проявляется нарушением частоты, глубины и ритма дыхательных движений (рисунок 5). Брадипноэ редкое дыхание, при котором количество дыхательных движений в минуту составляет менее 12. Апноэ временная остановка дыхания. 46
47 Рисунок 5 Проявление нарушения регуляции дыхания В основе возникновения брадипноэ и апноэ лежат сходные механизмы: раздражение барорецепторов дуги аорты при повышении АД и рефлекторное уменьшение частоты дыхания; при быстром подъеме АД может произойти остановка дыхания; выключение хеморецепторов, чувствительных к понижению р а О 2 при гипероксии; гипокапния при горной болезни или после пассивной гипервентиляции пациента под наркозом; понижение возбудимости ДЦ при длительной гипоксии, действии наркотических веществ, органических поражениях головного мозга. Стенотическое дыхание редкое и глубокое дыхание, возникает при стенозировании крупных дыхательных путей, вследствие этого нарушается переключение дыхательных фаз при возбуждении рецепторов растяжения в трахее, бронхах, бронхиолах, альвеолах, межреберных мышцах (запаздывает рефлекс Геринга Брейера). Тахипноэ частое и поверхностное дыхание (более 24 дыхательных движений в минуту), способствует развитию альвеолярной гиповентиляции в результате преимущественной вентиляции анатомически мертвого пространства. В происхождении тахипноэ имеет значение большая, чем в норме, стимуляция дыхательного центра. Например, при ателектазе усиливаются импульсы с легочных альвеол, находящихся в спавшемся состоянии, и возбуждается центр вдоха. Но во время вдоха непораженные альвеолы растягиваются в большей, чем обычно, степени, что вызывает сильный поток импульсов со стороны тормозящих вдох рецепторов, которые и обрывают вдох раньше времени. Гиперпноэ частое и глубокое дыхание, возникающее вследствие интенсивной рефлекторной или гуморальной стимуляции ДЦ ацидозе, снижении содержания кислорода во вдыхаемом воздухе. Крайняя степень возбуждения ДЦ проявляется в виде дыхания Куссмауля. 47
48 Гиперпноэ может носить компенсаторный характер и отмечается при повышении основного обмена (при физической нагрузке, тиреотоксикозе, лихорадке). Если гиперпноэ не связано с необходимостью повышения потребления кислорода и выведения СО 2 и вызвано рефлекторно, то гипервентиляция приводит к гипокапнии, газовому алкалозу. Патологические типы дыхания связанные с нарушением регуляции ритма дыхательных движений Периодические типы дыхания характеризуются коротким периодом глубокого дыхания, который сменяется периодом поверхностного дыхания или остановкой дыхания (рисунок 6). В основе развития периодических типов дыхания лежат расстройства системы автоматического регулирования дыхания. Рисунок 6 Типы периодического дыхания Дыхание Чейна Стокса паузы чередуются с дыхательными движениями, которые сначала нарастают по глубине, затем убывают (рисунок 7). Патогенез дыхания Чейна Стокса заключается в уменьшении чувствительности хеморецепторов продолговатого мозга. ДЦ «пробуждается» лишь под действием сильной стимуляции артериальных хеморецепторов нарастающей гипоксемией и гиперкапнией. Как только легочная вентиляция нормализует газовый состав крови, вновь наступает апноэ. Рисунок 7 Дыхание Чейна Стокса (по В. В. Новицкому, 2009) Дыхание Биота паузы чередуются с дыхательными движениями нормальной частоты и глубины (рисунок 8). Рисунок 8 Дыхание Биота (по В. В. Новицкому, 2009) Патогенез дыхания Биота обусловлен поражением пневмотаксической системы, которая становится источником собственного медленного ритма. В норме этот ритм подавляется тормозящим влиянием коры головного мозга. 48
Кровь является субстанцией кровообращения, поэтому оценка эффективности последнего начинается с оценки объема крови в организме. Количество крови у новорожденных детей около 0,5 л, у взрослых 4-6 л, но
Непрерывное профессиональное образование DOI: 10.15690/vsp.v15i1.1499 П.Ф. Литвицкий Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова, Москва, Российская Федерация Гипоксия Контактная
ТЕСТЫ по теме самостоятельной работы для студентов 4 курса лечебного и педиатрического факультетов по теме: «Расстройство регионарного кровообращения. Синдромы ишемического повреждения мозга и хронической
Профессор М.М. Абакумов Лекция 2 Адаптация и дизрегуляция. Понятие о стрессе В организме нет специального органа, который обеспечивает энергетический гомеостаз Механизмы образования энергии и её распределения
1 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ УТОМЛЕНИЯ ПРИ НАПРЯЖЕННОЙ МЫШЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ У СПОРТСМЕНОВ ВЫСОКОЙ КВАЛИФИКАЦИИ АРАЛОВА Н.И., МАШКИН В.И., МАШКИНА И.В. * ИК НАН Украины, * Университет им. Б. Гринченко г.
ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ Избранные лекции по физиологии Елсукова Е.И. Факультет биологии, химии и географии СТАДИИ ГАЗОПЕРЕНОСА Транспорт в легкие (вентиляция) Диффузия из альвеол в кровь Транспорт газов кровью
Примерные вопросы для подготовки к экзамену дисциплина - ОСНОВЫ ПАТОЛОГИИ специальность 34.02.01 Сестринское дело Квалификация медицинская сестра/медицинский брат ОБЩАЯ НОЗОЛОГИЯ 1. Патология как интегративная
ТЕСТЫ по теме самостоятельной работы Понятие о недостаточности кровообращения; её формы, основные гемодинамические проявления и показатели. Укажите один правильный ответ 01. Укажите верное утверждение.
П ЛАН Формы дыхательной недостаточности 2. Вентиляционная дыхательная недостаточность 2.1. обструктивная недостаточность 2.2. рестриктивная недостаточность 2.3. расстройства центральной регуляции дыхания 3. Альвеоло - респираторная недостаточность 3.1. Роль соотношения вентиляция / перфузия 3.2. Роль нарушений диффузии
Определение дыхательной недостаточности Дыхательная недостаточность - это такое патологическое состояние, когда: 1. Напряжение кислорода (рО 2) в артериальной крови снижена - артериальная гипоксемия 2. Напряжение углекислого газа (рСО 2) превышает 50 мм рт. ст. - гиперкапния
АСФИКСИЯ мин Это угрожающий для жизни состояние, при котором острая дыхательная недостаточность достигает такой степени, что в кровь не поступает О 2, а из крови не выводится СО 2. Причины: Удушение Попадание инородных тел Аллергический отек гортани Утопление Аспирация рвотных масс Отек легких Двусторонний пневмоторакс Сильное угнетение дыхательного центра Нарушения нейро-мускулярной передачи Массивная травма грудной клетки
Периоды асфиксии Первый период 1. Возбуждение дыхательного центра 2. Частое и глубокое дыхание 3. Учащение сердечных сокращений 4. Повышение артериального давления 5. В начале первого периода - инспираторная одышка 6. В конце первого периода - экспираторная одышка Механизмы гипертензии при асфиксии: а) рефлекторное воздействие СО 2 на сосудодвигательный центр б) выброс норадреналина и адреналина надпочечниками в) сокращение вен г) увеличение объема циркулирующей жидкости д) увеличение сердечного выброса
Второй период 1. Дыхание редкое 2. Экспираторная одышка 3. Выраженная гипоксемия 4. Гипоксия головного мозга 5. Брадикардия 6. Артериальная гипотензия Третий период 1. Подавление частоты и глубины дыхания 2. Претерминальная пауза 3. Гаспинг - дыхание (терминальное) 4. Полная остановка дыхания
Процессы, которые обеспечивают внешнее дыхание 1. Вентиляция легких 2. Диффузия О 2 и СО 2 через альвеолярную стенку 3. Перфузия крови через капилляры легких Формы дыхательной недостаточности (по патогенезу) 1. Вентиляционная 2. Альвеоло - респираторная 1. Вентиляция легких 2. Диффузия О 2 и СО 2 через альвеолярную стенку 3. Перфузия крови через капилляры легких Формы дыхательной недостаточности (по патогенезу) 1. Вентиляционная 2. Альвеоло - респираторная
Вентиляционная дыхательная недостаточность Суть: в альвеолы за единицу времени поступает меньше воздуха, чем в норме Суть: в альвеолы за единицу времени поступает меньше воздуха, чем в норме (альвеолярная гиповентиляция) Причины альвеолярной гиповентиляции 1. Связанные с аппаратом дыхания (альвеолярная гиповентиляция) Причины альвеолярной гиповентиляции 1. Связанные с аппаратом дыхания (легочны причины) 2. Не связанные с аппаратом дыхания (внелегочные причины) (легочны причины) 2. Не связанные с аппаратом дыхания (внелегочные причины)
Внелегочные причины вентиляционной недостаточности Внелегочные причины вентиляционной недостаточности 1. Нарушение функции и дыхательного центра 2. Нарушение функции мотонейронов спинного мозга 3. Нарушение функции нервно - мышечного аппарата дыхания 4. Ограничение подвижности грудной клетки 5. Нарушение целости грудной клетки 1. Нарушение функции и дыхательного центра 2. Нарушение функции мотонейронов спинного мозга 3. Нарушение функции нервно - мышечного аппарата дыхания 4. Ограничение подвижности грудной клетки 5. Нарушение целости грудной клетки
Легочные причины вентиляционной недостаточности 1. Нарушение проходимости дыхательных путей 2. Нарушение эластических свойств легочной ткани 3. Уменьшение количества функционирующих альвеол 1. Нарушение проходимости дыхательных путей 2. Нарушение эластических свойств легочной ткани 3. Уменьшение количества функционирующих альвеол
Причины обструкции верхних дыхательных путей Внутренняя травма верхних дыхательных путей Ожоги и вдыхания ядовитых газов Внешняя механическая травма Кровотечение в дыхательные пути Аспирация инородного тела Некротическая ангина Людвига Заглоточный абсцесс Ангионевротический отек Внутренняя травма верхних дыхательных путей Ожоги и вдыхания ядовитых газов Внешняя механическая травма Кровотечение в дыхательные пути Аспирация инородного тела Некротическая ангина Людвига Заглоточный абсцесс Ангионевротический отек
Механизм обструкции при бронхиальной астме Скопление вязкого стекловидного слизи в бронхах Скопление вязкого стекловидного слизи в бронхах Отек слизистой бронхов Отек слизистой бронхов Спазм циркулярной и продольной гладкой мускулатуры бронхов Спазм циркулярной и продольной гладкой мускулатуры бронхов
Рестриктивная недостаточность Воспаление легких Воспаление легких Отек легких Отек легких Фиброз легких Фиброз легких Нарушения сурфактантной системы Нарушения сурфактантной системы Ателектаз Ателектаз Пневмоторакс Пневмоторакс Деформация грудной клетки Деформация грудной клетки Паралич дыхательной мускулатуры Паралич дыхательной мускулатуры
Альвеоло - респираторная недостаточность 1.Вследствие несоответствия соотношение вентиляция / перфузия легких 1.Вследствие несоответствия соотношение вентиляция / перфузия легких 2.Вследствие затруднения диффузии газов через альвеолярную стенку 2.Вследствие затруднения диффузии газов через альвеолярную стенку
ПРИЧИНЫ СНИЖЕНИЯ перфузии легких Инфаркт миокарда Кардиосклероз Миокардит Экссудативный перикардит Стеноз легочной артерии Стеноз правого предсердно- желудочкового отверстия Сосудистая недостаточность - шок Тромбоэмболия легочной артерии Инфаркт миокарда Кардиосклероз Миокардит Экссудативный перикардит Стеноз легочной артерии Стеноз правого предсердно- желудочкового отверстия Сосудистая недостаточность - шок Тромбоэмболия легочной артерии
ПРИЧИНЫ ДИФФУЗИОННЫХ НАРУШЕНИЙ 1.Уменьшение альвеолярной поверхности - резекция легкого, каверна, абсцесс, ателектаз, эмфизема 2.Утолщение альвеолярной мембраны - фиброз, саркоидоз, пневмокониоз, эмфизема, склеродермия, пневмония, отек легких 3.Инфекционные болезни - интерстициальная пневмония, грипп, корь, туберкулез, грибковые заболевания 1.Уменьшение альвеолярной поверхности - резекция легкого, каверна, абсцесс, ателектаз, эмфизема 2.Утолщение альвеолярной мембраны - фиброз, саркоидоз, пневмокониоз, эмфизема, склеродермия, пневмония, отек легких 3.Инфекционные болезни - интерстициальная пневмония, грипп, корь, туберкулез, грибковые заболевания
4.Химические агенты, которые вызывают пневмонию - хлор, фосген, закись азота, мучная пыль 5.Хронические заболевания - уремия системная красная волчанка узелковый периартериит саркоидоз склеродермия 6. Профессиональные поражения легких кониозы: азбестоз талькоз сидероз силикоз бериллиоз 4.Химические агенты, которые вызывают пневмонию - хлор, фосген, закись азота, мучная пыль 5.Хронические заболевания - уремия системная красная волчанка узелковый периартериит саркоидоз склеродермия 6. Профессиональные поражения легких кониозы: азбестоз талькоз сидероз силикоз бериллиоз
Гипоксическая гипоксия Причины: 1. Снижение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе 2. Нарушение внешнего дыхания 3. Смешивание артериальной и венозной крови 1. Снижение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе 2. Нарушение внешнего дыхания 3. Смешивание артериальной и венозной крови
Гемическая гипоксия Суть гипоксии - уменьшение кислородной емкости крови Формы: а) анемичная б) токсическая причины: 1. Анемическая форма: Кровопотеря Гемолиз эритроцитов Угнетение эритропоэза 2. Токсическая форма: образование карбоксигемоглобина образование метгемоглобина Суть гипоксии - уменьшение кислородной емкости крови Формы: а) анемичная б) токсическая причины: 1. Анемическая форма: Кровопотеря Гемолиз эритроцитов Угнетение эритропоэза 2. Токсическая форма: образование карбоксигемоглобина образование метгемоглобина
Экзогенные метгемоглобинообразователи 1. Соединения азота - окиси, нитриты 2. Аминосоединения - гидроксиламин, анилин, фенилгидразин, ПАБК 3. Окислители - хлораты, перманганаты, хиноны, пиридин, нафталин 4. Окислительно - восстановительные краски - метиленовая синька, крезилблау 5. Лекарственные препараты - новокаин, пилокарпин, фенацетин, барбитураты, аспирин, резорцин
Гистотоксическая гипоксия Суть: неспособность тканей утилизировать кислород Главный показатель: малая артерио - венозная разница Главный показатель: малая артерио - венозная разница Причина: снижение активности дыхательных ферментов Причина: снижение активности дыхательных ферментов
Ферменты дыхательной цепи 1. Пиридинзависимые дегидрогеназы около 150), для которых коферментами служат НАД или НАДФ 2. Флавинзависимые дегидрогеназы около 30), простетическими группами которых служат флавинадениннуклеотид (ФАД) или флавинмононуклеотид (ФМН) 3. Цитохромы, в простетической группе которых порфириновое кольцо с железом 4. Цитохромоксидазы 1. Пиридинзависимые дегидрогеназы около 150), для которых коферментами служат НАД или НАДФ 2. Флавинзависимые дегидрогеназы около 30), простетическими группами которых служат флавинадениннуклеотид (ФАД) или флавинмононуклеотид (ФМН) 3. Цитохромы, в простетической группе которых порфириновое кольцо с железом 4. Цитохромоксидазы
Нарушение жирового обмена при гипоксии 1. Интенсивный распад жиров в депо 2. Замедленное синтез жиров 3. Накопление жирных кислот в тканях 4. Накопление кетоновых тел 5. Углубление ацидоза 1. Интенсивный распад жиров в депо 2. Замедленное синтез жиров 3. Накопление жирных кислот в тканях 4. Накопление кетоновых тел 5. Углубление ацидоза
Чувствительность к гипоксии Нейроны коры головного мозга мин Нейроны продолговатого мозга мин Нейроны спинного мозга - 60 мин Нейроны коры головного мозга мин Нейроны продолговатого мозга мин Нейроны спинного мозга - 60 мин
Компенсаторные реакции при гипоксии 1. Дыхательные механизмы а) гипоксическая одышка 2. Гемодинамические механизмы а) тахикардия б) увеличение ударного объема крови в) увеличение сердечного выброса г) ускорение кровотока д) централизация кровообращения
3. Кровяные механизмы а) эритроцитоз б) увеличение гемоглобина в) увеличение сродства Hb к кислороду г) облегчения диссоциации оксигемоглобина 4. Тканевые механизмы а) снижение обмена веществ б) активация анаэробного гликолиза в) активация дыхательных ферментов
