- Общие сведения
- Причины
- Симптомы дыхательной недостаточности
- Библиографическая ссылка
- Лечение дыхательной недостаточности
- Диагностика
- Этиология и патогенез различных типов гипоксии
- Дыхательная недостаточность — лечение в Москве
- Классификация
- Прогноз и профилактика
- Дыхательная недостаточность (Легочная недостаточность)
- Осложнения
Общие сведения
Внешнее дыхание поддерживает непрерывный газообмен в организме: поступление атмосферного кислорода и удаление углекислого газа. Любое нарушение функции внешнего дыхания приводит к нарушению газообмена между альвеолярным воздухом в легких и газовым составом крови. В результате этих нарушений в крови нарастает содержание углекислоты и уменьшается содержание кислорода, что ведет к кислородному голоданию, в первую очередь, жизненноважных органов – сердца и головного мозга.
При дыхательной недостаточности (ДН) не обеспечивается необходимый газовый состав крови, либо он поддерживается за счет перенапряжения компенсаторных возможностей системы внешнего дыхания. Угрожающее для организма состояние развивается при дыхательной недостаточности, характеризующейся снижением парциального давления кислорода в артериальной крови менее 60 мм рт. ст., а также повышением парциального давления углекислоты более 45 мм рт. ст.
Причины
Дыхательная недостаточность может развиваться при различных острых и хронических воспалительных заболеваниях, повреждениях, опухолевых поражениях органов дыхания; при патологии со стороны дыхательной мускулатуры и сердца; при состояниях, приводящих к ограничению подвижности грудной клетки. К нарушению легочной вентиляции и развитию дыхательной недостаточности могут приводить:
- Обструктивные нарушения. Дыхательная недостаточность по обструктивному типу наблюдается при затруднении прохождения воздуха по воздухоносным путям – трахее и бронхам вследствие бронхоспазма, воспаления бронхов (бронхита), попадания инородных тел, стриктуры (сужения) трахеи и бронхов, сдавления бронхов и трахеи опухолью и т. д.
- Рестриктивные нарушения. Дыхательная недостаточность по рестриктивному (ограничительному) типу характеризуется ограничением способности легочной ткани к расширению и спаданию и встречается при экссудативном плеврите, пневмотораксе, пневмосклерозе, спаечном процессе в плевральной полости, ограниченной подвижности реберного каркаса, кифосколиозе и т. д.
- Гемодинамические нарушения. Причиной развития гемодинамической дыхательной недостаточности могут служить циркуляторные расстройства (например, тромбоэмболия), ведущие к невозможности вентиляции блокируемого участка легкого. К развитию дыхательной недостаточности по гемодинамическому типу также приводит право-левое шунтирование крови через открытое овальное окно при пороке сердца. При этом происходит смешение венозной и оксигенированной артериальной крови.
Симптомы дыхательной недостаточности
Признаки ДН зависят от причин ее возникновения, типа и тяжести. Классическими признаками дыхательной недостаточности служат:
- проявления гипоксемии
Гипоксемия клинически проявляется цианозом (синюшностью), степень которого выражает тяжесть дыхательной недостаточности и наблюдается при снижении парциального давления кислорода (РаО2) в артериальной крови ниже 60 мм рт. ст. Для гипоксемии характерны также нарушения гемодинамики, выражающиеся в тахикардии и умеренной артериальной гипотонии. При понижении РаО2 в артериальной крови до 55 мм рт. ст. наблюдаются нарушения памяти на происходящие события, а при снижении РаО2 до 30 мм рт. ст. пациент теряет сознание. Хроническая гипоксемия проявляется легочной гипертензией.
- проявления гиперкапнии
Проявлениями гиперкапнии служат тахикардия, нарушения сна (бессонница ночью и сонливость днем), тошнота, головные боли. Быстрое нарастание в артериальной крови парциального давления углекислоты (РаСО2) может привести к состоянию гиперкапнической комы, связанной с усилением мозгового кровотока, повышением внутричерепного давления и развитием отека головного мозга. Синдром слабости и утомления дыхательных мышц характеризуется увеличением частоты дыхания (ЧД) и активным вовлечением в процесс дыхания вспомогательной мускулатуры (мышц верхних дыхательных путей, мышц шеи, брюшных мышц).
- синдром слабости и утомления дыхательной мускулатуры
ЧД более 25 в мин. может служить начальным признаком утомления дыхательной мускулатуры. Урежение ЧД менее 12 в мин. может предвещать остановку дыхания. Крайним вариантом синдрома слабости и утомления дыхательной мускулатуры служит парадоксальное дыхание.
- одышка
Одышка субъективно ощущается пациентами как нехватка воздуха при чрезмерных дыхательных усилиях. Одышка при дыхательной недостаточности может наблюдаться как при физическом напряжении, так и в спокойном состоянии. В поздних стадиях хронической дыхательной недостаточности с присоединением явлений сердечной недостаточности у пациентов могут появляться отеки.
Фурсова У.Н.
Лущик М.В.
Воронежская государственная медицинская академия им. Н.Н. Бурденко
1. Литвицкий П.Ф. Патофизиология: учебник: в 2-х томах. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. –Т. 1. – С. 422-452.
2. Машковский М.Д. Лекарственные средства: в 2-х томах. – М.: Изд-во «Новая Волна», 2005. – Т. 1. – С. 67.
3. Артюхов В.Г. Гемопротеиды: закономерности фотохимических превращений в условиях различного микроокружения. – Воронеж: Изд-во ВГУ, 1995. – 281 с.
Гипоксия – типовой патологический процесс, характеризующийся уменьшением рО2 в тканях (ниже 20 мм рт. ст.) и абсолютной или относительной недостаточности биологического окисления в клетке. Гипоксия приводит к расстройству функций органов и тканей, нарушению пластических и энергетических процессов в организме, морфологическим изменениям клеток. По этиологии выделяют несколько типов гипоксии, условно объединяемых в две группы: экзогенные и эндогенные. Гемическая (кровяная) гипоксия относится к эндогенной гипоксии, возникает при уменьшении кислородной емкости крови из-за снижения содержания гемоглобина (Нb) в единице объема крови и нарушения транспортных свойств Нb. Гемический тип гипоксии характеризуется снижением способности Нb эритроцитов связывать кислород (в капиллярах легких), транспортировать и отдавать оптимальное количество его в тканях. Уменьшение содержания Нb в единице объема крови и в организме в целом наблюдается при существенном уменьшении числа эритроцитов и/или снижении содержания Нb (иногда до 40-60г/л), т.е. при выраженных анемиях. Нарушение транспортных свойств Нb обусловлены изменением его способности к оксигенации в крови капилляров альвеол и дезоксигенации в капиллярах тканей. Эти изменения (гемоглобинопатии) могут быть наследуемыми или приобретенными. Наследуемые гемоглобинопатии чаще всего возникают из-за мутации генов, сопровождающихся нарушением аминокислотного состава глобинов. Причиной приобретенных гемоглобинопатий чаще всего является повышенное содержание в крови метгемоглобинообразователей, окиси углерода, нитроксигемоглобина. При гемической гипоксии происходит изменения газового состава и рН крови /1/.
В настоящее время резко возрос интерес исследователей к выявлению влияния лекарственных веществ на структурно-функциональные свойства белков в организме. Детальное исследование взаимодействия лекарства с белками-ферментами и их надмолекулярными комплексами имеет важное значение для выявления механизмов их лекарственного и побочного действия на биосистемы. Галоперидол – антипсихотический препарат, применяемый при шизофрении, бредовых расстройствах и других заболеваниях, сопровождающихся галлюцинациями, психомоторным возбуждением /2/. Легкость проникновения лекарства через мембрану определяется липофильностью галоперидола. Так как один из этапов пребывания галоперидола в организме связан с поступлением его в кровь и связыванием с ее белками и форменными элементами, целесообразным представляется изучение влияния данного нейролептика на функционирование гемоглобина. Поскольку гемоглобин локализован в эритроцитах, нами были изучены кислородтранспортные свойства гемоглобина, модифицированного галоперидолом, в составе эритроцитарных клеток.
В опытах использовали термостатированные при 37оС суспензии эритроцитов в Na-P буфере концентрацией 0,01 моль/л (рН 7,4), приготовленные на растворе хлорида натрия концентрацией 0,145 моль/л и растворы галоперидола в Na-P буфере (рН 7,4) с концентрациями модификатора 1×10-6, 1×10-5, 1×10-4 моль/л соответственно). Регистрацию кривых диссоциации оксигемоглобина (КДО) в составе эритроцитов осуществляли спектрофотометрическим методом, при 430 Нм (полоса Соре дезоксиформы). В качестве образца сравнения использовали светорассеивающую пластину, что позволило исключить вклад рассеяния света суспензией.
КДО показывает зависимость насыщения гемоглобина О2 от парциального напряжения О2. Важными показателями, характеризующими процесс обратимого связывания кислорода гемоглобином, являются значения Р50, т.е. парциальное давление кислорода, при котором гемоглобин насыщен им на 50% и константа Хилла (α), отражающая степень гем-гемового взаимодействия субъединиц в олигомере /3/. Анализ данных, представленных на рис. 1 показывает, что добавление галоперидола в указанных концентрациях повышает сродство гембелка к кислороду, при этом модифицирующее действие нейролептика носит выраженную концентрационную зависимость. Минимальная из использованных концентраций галоперидола индуцирует снижение значения Р50 с 22,8±1,04 до 17,5±0,51 мм рт. столба. Последующее увеличение концентрации до 1×10-5 и 1×10-4 моль/л приводит к дальнейшему повышению сродства гембелка к кислороду (Р50 составляет 13,1±1,3 и 12,6±2,5 мм рт. столба). Модификация внутриэритроцитарного гемоглобина галоперидолом находит отражение и в уровне кооперативного взаимодействия субъединиц в составе тетрамера. Зависимость значения константы Хилла от концентрации нейролептика носит сложный характер (рис.1). При использовании галоперидола в концентрации 1×10-6 моль/л величина α снижается с 2,92±0,21 (контроль) до 2,18±0,02. Последующее увеличение концентрации модификатора до 1×10-5 моль/л не вызывает статистически достоверных изменений α, которое составляет 2,26±0,17. В случае использования максимальной из использованных концентраций галоперидола наблюдается существенное снижение константы Хилла α до 1,85±0,12. Понижение величины α свидетельствует об ослаблении кооперативного эффекта.
Рис. 1. Изменение значений Р50 и α при действие галоперидола
Полученные данные показывают, что галоперидол проникает через эритроцитарную мембрану и оказывает непосредственное воздействие на внутриэритроцитарный гемоглобин, что находит отражение в изменении основных макрохарактеристик его кислородсвязывающей способности. При этом выявленные нарушения функциональной активности гембелка при действии галоперидола обусловлены, по-видимому, конформационными перестройками апобелковой части молекулы, затрагивающей вероятно, области субъединичных контактов. Характер изменений величины Р50 и α позволяет предположить, что при использовании высоких концентраций галоперидола преимущественную роль приобретают перестройки третичной структуры гембелка.
В заключение можно сделать вывод, что наблюдаемый сдвиг КДО влево при воздействии лекарственного препарата свидетельствует о повышении сродства гемоглобина к кислороду и затруднению отдачи кислорода тканям.
Библиографическая ссылка
Фурсова У.Н., Лущик М.В. ГЕМИЧЕСКАЯ ГИПОКСИЯ И ИЗМЕНЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ГЕМОГЛОБИНА // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 2-1.
;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=12221 (дата обращения: 05.05.2023).
Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)
Лечение дыхательной недостаточности
Лечение пациентов с дыхательной недостаточностью предусматривает:
- восстановление и поддержание оптимальной для жизнеобеспечения вентиляции легких и оксигенации крови;
- лечение заболеваний, явившихся первопричиной развития дыхательной недостаточности (пневмонии, экссудативного плеврита, пневмоторакса, хронических воспалительных процессов в бронхах и легочной ткани и т. д.).
При выраженных признаках гипоксии в первую очередь проводится оксигенотерапия (кислородная терапия). Кислородные ингаляции подаются в концентрациях, обеспечивающих поддержание PаО2 = 55— 60 мм рт. ст., при тщательном мониторинге рН и PаСО2 крови, состояния пациента. При самостоятельном дыхании пациента кислород подается масочно или через носовой катетер, при коматозном состоянии проводится интубация и поддерживающая искусственная вентиляция легких.
Наряду с оксигнотерапией проводятся мероприятия, направленные на улучшение дренажной функции бронхов: назначаются антибактериальные препараты, бронхолитики, муколитики, массаж грудной клетки, ультразвуковые ингаляции, лечебная физкультура, проводится активная аспирация секрета бронхов через эндобронхоскоп. При дыхательной недостаточности, осложненной легочным сердцем, назначаются диуретики. Дальнейшее лечение дыхательной недостаточности направлено на устранение вызвавших ее причин.
Диагностика
На начальном диагностическом этапе тщательно собирается анамнез жизни и сопутствующих заболеваний с целью выявления возможных причин развития дыхательной недостаточности. При осмотре пациента обращается внимание на наличие цианоза кожных покровов, подсчитывается частота дыхательных движений, оценивается задействованность в дыхании вспомогательных групп мышц.
В дальнейшем проводятся функциональные пробы для исследования функции внешнего дыхания (спирометрия, пикфлоуметрия), позволяющая провести оценку вентиляционной способности легких. При этом измеряется жизненная емкость легких, минутный объем дыхания, скорость движения воздуха по различным отделам дыхательных путей при форсированном дыхании и т. д.
Обязательным диагностическим тестом при диагностике дыхательной недостаточности является лабораторный анализ газового состава крови, позволяющий определить степень насыщения артериальной крови кислородом и углекислым газом (PаО2 и PаСО2) и кислотно-щелочное состояние (КОС крови). При проведении рентгенографии легких выявляются поражения грудной клетки и паренхимы легких, сосудов, бронхов.
Этиология и патогенез различных типов гипоксии
К
экзогенным типам гипоксии относят
нормо‑ и гипобарическую гипоксию.
Причина их развития: уменьшение
парциального давления кислорода (pO2)
в воздухе, поступающем в организм.
• При нормальном
барометрическом давлении говорят о
нормобарической экзогенной гипоксии.
• При снижении
барометрического давления экзогенную
гипоксию называют гипобарической.
Причины
нормобарической экзогенной гипоксии:
ограничение поступления в организм
кислорода с воздухом при нормальном
барометрическом давлении. Такие условия
складываются при:
• Нахождении людей
в небольшом и/или плохо вентилируемом
пространстве (помещении, шахте, колодце,
лифте).
• При нарушениях
регенерации воздуха и/или подачи
кислородной смеси для дыхания в
летательных и глубинных аппаратах,
автономных костюмах (космонавтов,
лётчиков, водолазов, спасателей,
пожарников).
• При несоблюдении
методики ИВЛ.
Причины
гипобарической экзогенной гипоксии:
снижение барометрического давления
при подъёме на высоту (более 3000–3500
м,
где pO2
воздуха снижено примерно до 100 мм рт.ст.)
или в барокамере. В этих условиях возможно
развитие либо горной, либо высотной,
либо декомпрессионной болезни.
• Горная
болезнь
наблюдается при подъёме в горы, где
организм подвергается воздействию не
только пониженного содержания кислорода
в воздухе и пониженного барометрического
давления, но также более или менее
выраженной физической нагрузки,
охлажения, повышенной инсоляции и других
факторов средне‑ и высокогорья.
• Высотная
болезнь
развивается у людей, поднятых на большую
высоту в открытых летательных аппаратах,
на креслах‑подъёмниках, а также —
при снижении давления в барокамере. В
этих случаях на организм действуют в
основном сниженные pO2
во вдыхаемом воздухе и барометрическое
давление.
• Декомпрессионная
болезнь
наблюдается при резком снижении
барометрического давления (например,
в результате разгерметизации летательных
аппаратов на высоте более 10
000–11
000
м).
При этом формируется опасное для жизни
состояние, отличающееся от горной и
высотной болезни острым или даже
молниеносным течением.
К основным звеньям
патогенеза экзогенной гипоксии
(независимо от её причины) относятся
артериальная гипоксемия, гипокапния,
газовый алкалоз, сменяющийся ацидозом;
артериальная гипотензия, сочетающаяся
с гипоперфузией органов и тканей.
• Снижение
напряжения кислорода в плазме артериальной
крови (артериальная гипоксемия) —
инициальное и главное звено экзогенной
гипоксии. Гипоксемия ведёт к уменьшению
насыщения кислородом Hb,
общего содержания кислорода в крови и
как следствие — к нарушениям газообмена
и метаболизма в тканях.
• Снижение
напряжения в крови углекислого газа
(гипокапния). Она возникает в результате
компенсаторной гипервентиляции лёгких
(в связи с гипоксемией).
• Газовый алкалоз
является результатом гипокапнии.
Вместе
с тем, следует помнить, что при наличии
во вдыхаемом воздухе высокого содержания
углекислого газа (например, при дыхании
в замкнутом пространстве или в
производственных условиях) экзогенная
гипоксемия может сочетаться с гиперкапнией
и ацидозом. Умеренная гиперкапния (в
отличие от гипокапнии) не усугубляет
влияний экзогенной гипоксии, а напротив
— способствует увеличению кровообращения
в сосудах мозга и сердца. Однако
значительное увеличение рCO2
в крови приводит к ацидозу, дисбалансу
ионов в клетках и биологических жидкостях,
гипоксемии, снижению сродства Hb
к кислороду и ряду других патогенных
эффектов.
• Снижение
системного АД (артериальная гипотензия),
сочетающееся с гипоперфузией тканей в
значительной мере являются следствием
гипокапнии. CO2
относится к числу основных факторов
регуляции тонуса сосудов мозга. Выраженное
снижение раCO2
является сигналом к сужению просвета
артериол мозга, сердца и уменьшения их
кровоснабжения. Эти изменения служат
причиной существенных расстройств
жизнедеятельности организма, включая
развитие обморока и коронарной
недостаточности (проявляющейся
стенокардией, а иногда — инфарктом
миокарда).
Параллельно с
указанными отклонениями выявляются
нарушения ионного баланса как в клетках,
так и в биологических жидкостях:
межклеточной, плазме крови (гипернатриемия,
гипокалиемия и гипокальциемия), лимфе,
ликворе. Описанные выше отклонения
могут быть уменьшены или устранены
путём добавления к вдыхаемому воздуху
необходимого (расчётного) количества
углекислого газа.
Эндогенные
гипоксические состояния в большинстве
случаев являются результатом патологических
процессов и болезней, приводящих к
недостаточному транспорту к органам
кислорода, субстратов обмена веществ
и/или использования их тканями. Гипоксия
различной выраженности и длительности
может также развиться в результате
резкого увеличения потребности организма
в энергии в связи со значительно
возросшими нагрузками (например, при
резком повышении физической нагрузки).
При этом даже максимальная активация
кислородтранспортных и энергопродуцирующих
систем не способна ликвидировать
энергодефицита (перегрузочная гипоксия).
Причина
дыхательной (респираторной) гипоксии
— недостаточность газообмена в лёгких
— дыхательная недостаточность.
Развитие дыхательной
недостаточности может быть обусловлено
альвеолярной гиповентиляцией, сниженной
перфузией кровью лёгких, нарушением
диффузии кислорода через аэрогематический
барьер, диссоциацией вентиляционно‑перфузионного
соотношения (причины и механизмы развития
дыхательной недостаточности см. в главе
23). Вне зависимости от происхождения
дыхательной гипоксии, инициальным
патогенетическим звеном является
артериальная гипоксемия, обычно
сочетающаяся с гиперкапнией и ацидозом.
Изменения газового
состава и рН крови
Изменения газового
состава и рН крови при дыхательном типе
гипоксии представлены на рис. 15–2.
Рис.
15–2. Типичные изменения газового состава
и рН крови при гипоксии дыхательного
типа.
• Снижение
раО2
и рvО2
(артериальная и венозная гипоксемия).
• Как
правило, увеличение раCO2
(гиперкапния).
• Ацидоз (на раннем
этапе острой дыхательной недостаточности
— газовый, а затем и негазовый).
• Снижение
показателей SaO2
и SvO2
(насыщения Hb,
соответственно, артериальной и венозной
крови).
Причина
сердечно‑сосудистой (циркуляторной,
гемодинамической) гипоксии: недостаточность
кровоснабжения тканей и органов.
Патогенез.
Недостаточность кровоснабжения
формируется на основе гиповолемии,
сердечной недостаточности, снижения
тонуса стенок сосудов, расстройств
микроциркуляции, нарушений диффузии
кислорода из капиллярной крови к клеткам.
• Гиповолемия
— уменьшение общего объёма крови в
сосудистом русле и полостях сердца. Это
один из важных механизмов развития
недостаточности кровообращения и
циркуляторной гипоксии. Причины
гиповолемии:
† Гипогидратация
организма (например, при хронических
поносах, ожоговой болезни, массивном
длительном потоотделении).
• Сердечная
недостаточность
проявляется снижением выброса крови
из желудочков сердца и как следствие —
уменьшением ОЦК. Причины:
† Прямое
повреждение миокарда (например,
кардиотропными токсинами, при его
инфаркте, диффузном кардиосклерозе).
† Перегрузка
миокарда (например, увеличенной массой
крови или повышенным сосудистым
сопротивлением её току),
† Нарушение
диастолического расслабления сердца
(например, при его сдавлении — тампонаде
экссудатом или кровью, накопившимися
в полости перикарда).
• Снижение тонуса
стенок сосудов
Снижение тонуса
стенок сосудов (как артериальных так и
венозных). Это приводит к увеличению
ёмкости сосудистого русла и уменьшению
ОЦК. Причины:
† Снижение
адренергических влияний на стенки
сосудов (например, при надпочечниковой
недостаточности, повреждении нейронов
кардиовазомоторного центра).
† Доминирование
холинергических воздействий (например,
при невротических состояниях, на
торпидной стадии шока, при отклонениях
показателей электролитного баланса и
КЩР).
† Дефицит
минералокортикоидов в организме.
Гипотония стенок
сосудов любого происхождения обусловливает
снижение артериального и перфузионного
давлений, а также объёма кровотока в
сосудах тканей и органов.
• Расстройства
микроциркуляции (см. главу 22).
• Нарушение
диффузии кислорода через
стенку микрососудов, в межклеточной
жидкости, через плазмолемму и цитозоль
к митохондриям. В конечном итоге это
приводит к дефициту кислорода в матриксе
митохондрий и, следовательно, к снижению
интенсивности тканевого дыхания.
Причины:
† Уплотнение
стенок микрососудов (например, при
дистрофиях их стенок, васкулитах,
артериолосклерозе, интерстициальном
отёке, микседеме).
† Мембранопатии
клеток (например, при активации
липопероксидного процесса, клеточных
дистрофиях, опухолевом росте).
Циркуляторная
гипоксия часто является результатом
комбинации указанных выше механизмов
(например при коллапсе, шоке, надпочечниковой
недостаточности и гиперкортицизме
различного генеза, артериальной гипер‑
и гипотензии).
Важной особенностью
гипоксии циркуляторного типа является
возможность развития локальной и
системной её форм.
† Местные
расстройства кровообращения (венозная
гиперемия, ишемия, стаз).
† Регионарные
нарушения диффузии кислорода из крови
к клеткам и их митохондриям.
† Генерализованные
формы снижения тонуса сосудов.
Изменения газового
состава и рН крови
Изменения газового
состава и рН крови при гипоксии
циркуляторного типа представлены на
рис. 15–3.
Рис.
15–3. Типичные изменения газового состава
и рН крови при гипоксии сердечно‑сосудистого
типа. *АВР — артерио‑венозная разница
по кислороду.
• Снижение
рvО2
(венозная гипоксемия).
• Нормальное
(как правило) раО2.
• Увеличение
артериовенозной разницы по кислороду
(за исключением вариантов с масштабным
«сбросом» крови по артериовенозным
шунтам минуя капиллярную сеть).
• Негазовый ацидоз.
• Снижение
SvО2
(исключение — гипоксия при артериовенозном
шунтировании).
Причина
кровяной (гемической) гипоксии: снижение
эффективной кислородной ёмкости крови
и, следовательно, её транспортирующей
кислород функции.
Hb
является оптимальным переносчиком
кислорода. Транспорт кислорода от лёгких
к тканям почти полностью осуществляется
при участии Hb.
Наибольшее количество кислорода, которое
способен переносить Hb,
равно 1,39 мл газообразного O2
на 1 г Hb.
Реально транспортная способность Hb
определяется количеством кислорода,
связанного с Hb,
и количеством кислорода, отданного
тканям. При насыщении Hb
кислородом в среднем на 96% кислородная
ёмкость артериальной крови (VaO2)
достигает примерно 20% (объёмных). В
венозной крови этот показатель
приближается к 14 % (объёмным). Следовательно,
артерио‑венозная разница по кислороду
составляет 6%.
Патогенез.
Главными звеньями механизма снижения
кислородной ёмкости крови являются
уменьшение содержания Hb
в единице объёма крови (и, как правило,
в организме в целом) и нарушения
транспортных свойств Hb
— т.е. анемия (см. гл. 22).
В целом
гемический тип гипоксии характеризуется
снижением способности Hb
эритроцитов связывать кислород (в
капиллярах лёгких), транспортировать
и отдавать оптимальное количество его
в тканях. При этом реальная кислородная
ёмкость крови может снижаться до 5–10 %
(объёмных).
• Уменьшение
содержания Hb
в единице объёма крови
Ведущее
к гипоксии уменьшение содержания Hb
в единице объёма крови и в организме в
целом наблюдается при:
† Весьма
существенном уменьшении числа эритроцитов
и/или
† снижении
содержания Hb
(иногда до 40–60 г/л), т.е. при выраженных
анемиях.
• Нарушения
транспортных свойств Hb
Нарушения
транспортных свойств Hb
(гемоглобинопатии) обусловлены изменением
его способности к оксигенации в крови
капилляров альвеол и дезоксигенации в
капиллярах тканей. Эти изменения могут
быть наследуемыми или приобретёнными.
† Наследуемые
гемоглобинопатии.
Причиной наследуемого снижения свойства
Hb
транспортировать кислород к тканям
чаще всего являются мутации генов,
сопровождающиеся нарушением аминокислотного
состава глобинов. Существует множество
наследственных гемоглобинопатий. Так,
в каталоге OMIM
наследственных болезней человека
(каталог проф. Виктора МакКьюсика)
зарегистрировано не менее 700 аллелей
глобинов. См. также статьи «Гемоглобин»
и «Гемоглобинопатии» в приложении
«Справочник терминов».
† Приобретённые
гемоглобинопатии.
Причинами приобретённых гемоглобинопатий
чаще всего является повышенное содержание
в крови метгемоглобинообразователей,
окиси углерода, карбиламингемоглобина,
нитроксигемоглобина.
‡
Метгемоглобинообразователи
— группа веществ, обусловливающих
переход иона железа из закисной формы
(Fe2+)
в окисную (Fe3+).
Последняя форма обычно находится в
связи с OН–.
К метгемоглобинообразователям относятся
нитраты, нитриты, хиноны, соединения
хлорноватистой кислоты, некоторые ЛС
(сульфаниламиды, фенацетин, амидопирин),
эндогенные перекисные соединения.
Образование метгемоглобина (MetHb)
— обратимый процесс. Устранение
метгемоглобинообразователя из организма
сопровождается переходом (в течение
нескольких часов) железа Hb
в закисную форму. Участвующая в этом
процессе МК дегидрируется в пировиноградную.
MetHb
не способен переносить кислород. В связи
с этим кислородная ёмкость крови
снижается. Учитывая, что MetHb
имеет тёмно‑коричневую окраску,
кровь и ткани организма также приобретают
соответствующий оттенок.
‡ Окись
углерода обладает высоким сродством
(почти в 300 раз больше по сравнению с
кислородом) к Hb.
Окись углерода содержится в достаточно
высокой концентрации в выхлопных газах
двигателей внутреннего сгорания,
работающих на бензине или керосине; в
бытовом газе; в составе многих газов,
образующихся в литейном производстве;
при обжиге кирпича; при получении
ацетона, метанола, аммиака и ряда других
веществ. При взаимодействии окиси
углерода с Hb
образуется карбоксигемоглобин (HbCO),
теряющий способность транспортировать
кислород к тканям. Количество образующегося
HbCO прямо пропорционально рCO
и обратно пропорционально рО2
в воздухе. Выраженные нарушения
жизнедеятельности организма развиваются
при увеличении содержания HbCO в крови
до 50% (от общей концентрации Hb).
Повышение его уровня до 70–75% приводит
к выраженной гипоксемии и смерти.
Устранение CO
из вдыхаемого воздуха обусловливает
диссоциацию HbCO, но этот процесс протекает
медленно и занимает несколько часов.
HbCO имеет ярко‑красный цвет. В связи
с этим при его избыточном образовании
в организме кожа и слизистые оболочки
становятся красными.
‡ Другие
соединения Hb
(например, карбиламингемоглобин,
нитроксигемоглобин) образующиеся под
влиянием сильных окислителей, также
снижают транспортную способность Hb
и вызывают развитие гемической гипоксии.
‡ Образование
и диссоциация HbO2
во многом зависят от физико‑химических
свойств плазмы крови. Изменения рН,
осмотического давления, содержания
2,3‑дифосфоглицерата, реологических
свойств снижает транспортные свойства
Hb
и способность HbO2
отдавать кислород тканям.
Изменения газового
состава и рН крови
Изменения газового
состава и рН крови при гемической
гипоксии представлены на рис. 15–4.
Рис.
15–4. Типичные изменения газового состава
и рН крови при гипоксии гемического
типа. АВР — артерио‑венозная разница
по кислороду.
• Снижение
объёмного содержания кислорода в
артериальной крови (VaO2
в норме равно 19,5–21 объёмных %).
• Нормальное (!)
парциальное напряжение кислорода в
артериальной крови.
• Снижение
рvO2
(венозная гипоксемия).
• Негазовый ацидоз.
• Снижение
артерио‑венозной разницы по кислороду.
Причины
тканевой гипоксии: факторы, снижающие
эффективность утилизации кислорода
клетками тканей и/или сопряжения
окисления и фосфорилирования.
• Снижение
эффективности усвоения кислорода
клетками
наиболее часто является результатом
ингибирования 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 наблюдается при:
‡ Специфическом
ингибировании ферментов. Примером могут
служить ионы циана (CN–),
препятствующие окислению цитохрома. В
результате блокируется восстановление
железа дыхательного фермента и транспорта
кислорода к цитохрому. При этом реакции
тканевого дыхания, активируемые другими
агентами (не содержащими железо), не
ингибируются. Однако, эффективность
этих реакций весьма мала и не предотвращает
развития гипоксии и нарушений
жизнедеятельности.
Аналогичные
последствия вызывает блокада активных
центров ферментов тканевого дыхания
антимицином А, соединениями, содержащими
сульфид‑ион S2–
и некоторыми другими веществами.
‡
Неспецифическом
ингибировании ферментов биологического
окисления ионами металлов (Ag2+,
Hg2+,
Cu2+).
При этом указанные металлы обратимо
взаимодействуют с SH–группами фермента
с образованием его неактивной меркаптоидной
формы.
‡ Конкурентном
ингибировании ферментов биологического
окисления. Оно заключается в блокировании
активного центра фермента веществом,
имеющим структурную аналогию с
естественным субстратом реакции. Эффект
конкурентного ингибирования фермента
может быть устранён или снижен при
возрастании содержания в клетке истинного
субстрата. В роли конкурентных ингибиторов
могут выступать оксалат и малонат,
блокирующие взаимодействие сукцината
с сукцинатдегидрогеназой в цикле
трикарбоновых кислот; фторлимонная
кислота, конкурирующая за активный
центр аконитазы с цитратом.
† Изменения
физико‑химических параметров в
тканях (температуры, электролитного
состава, рН, фазового состояния мембранных
компонентов) в более или менее выраженной
мере снижают эффективность биологического
окисления. Отклонение от нормы указанных
и других параметров наблюдается при
многих болезнях и патологических
состояниях: гипертермиях и гипотермиях,
недостаточности различных органов
(сердца, почек, печени), анемиях и ряде
других).
† 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.
• Снижение степени
сопряжения окисления и фосфорилирования
макроэргических соединений в дыхательной
цепи.
† В
этих условиях увеличиваются расход
кислорода тканями и интенсивность
функционирования компонентов дыхательной
цепи. Однако, 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 Ca2+,
H+,
ВЖК, йодсодержащие гормоны щитовидной
железы), а также экзогенные вещества
(2,4‑динитрофенол, дикумарин,
пентахлорфенол, грамицидин и другие).
Изменения газового
состава и рН крови
Изменения газового
состава и рН крови при тканевой гипоксии
представлены на рис. 15–5.
Рис.
15–5. Типичные изменения газового состава
и рН крови при гипоксии тканевого типа.
*При действии разобщающих агентов может
меняться незначительно.
• Увеличение
парциального напряжения кислорода в
венозной крови.
• Повышение
сатурации Hb
кислородом в венозной крови.
• Увеличение
объёмного содержания кислорода в
венозной крови.
• Нормальный
диапазон рО2,
SO2
и VO2
в артериальной крови (в типичных случаях).
• Уменьшение
артерио‑венозной разницы по кислороду
(исключение — тканевая гипоксия,
развившаяся при действии разобщителей
окисления и фосфорилирования).
• Негазовый ацидоз.
Причины:
дефицит в клетках субстратов биологического
окисления. В клинической практике речь
чаще всего идёт об глюкозе. При этом
доставка к клеткам кислорода существенно
не нарушена.
Патогенез
субстратной гипоксии заключается в
прогрессирующем торможении биологического
окисления. В связи с этим в клетках
быстро снижается уровень АТФ и
креатинфосфата, величина МП. Изменяются
и другие электрофизиологические
показатели, нарушаются различные пути
метаболизма и пластические процессы.
Изменения
газового состава и рН крови
при субстратной гипоксии представлены
на рис. 15–6.
Рис.
15–6. Типичные изменения газового состава
и рН крови при гипоксии субстратного
типа *АВР — артерио‑венозная разница
по кислороду.
• Увеличение
парциального напряжения кислорода в
венозной крови.
• Повышение
сатурации кислородом Hb
эритроцитов венозной крови.
• Возрастание
объёмного содержания кислорода в
венозной крови.
• Уменьшение
артерио‑венозной разницы по кислороду.
• Нормальные
значения paO2,
SaO2,
VaO2.
• Ацидоз,
развивающийся в результате нарушений
обмена веществ, гемодинамики, внешнего
дыхания и других изменений, обусловленных
болезнью или патологическим процессом,
вызвавшим гипоксию субстратного типа.
Например, при СД — дефицит глюкозы в
клетках, в организме накапливаются КТ,
лактат, пируват (в связи с нарушением
липидного и углеводного обмена), что
приводит к метаболическому ацидозу.
Причины
перегрузочной гипоксии: значительное
и/или длительное увеличение функции
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 речь идёт о
ситуациях, вызывающих повышенное и/или
продолжительное функционирование
скелетных мышц и 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. Последнее вызывает
недостаточность процессов биологического
окисления в них.
Изменения
газового состава и рН крови
при перегрузочной гипоксии приведены
на рис. 15–7.
Рис.
15–7. Типичные изменения газового состава
и рН крови при гипоксии перегрузочного
типа. АВР — артерио‑венозная разница
по кислороду.
• Снижение
парциального напряжения кислорода в
венозной крови (венозная гипоксемия),
оттекающей от гиперфункционирующей
мышцы.
• Уменьшение
степени сатурации Hb
эритроцитов в венозной крови.
• Увеличение
артерио‑венозной разницы по кислороду.
• Увеличение
парциального напряжения углекислого
газа (гиперкапния) в венозной крови, что
является результатом активированного
метаболизма в ткани мышцы.
• Ацидоз в пробах
крови, взятой из вены гиперфункционирующей
мышцы.
Смешанный тип
гипоксии является результатом сочетания
нескольких разновидностей гипоксии.
• Факторы, нарушающие
два и более механизмов доставки и
использования кислорода и субстратов
метаболизма в процессе биологического
окисления.
† Примером
могут служить наркотические вещества,
способные в высоких дозах угнетать
функцию сердца, нейронов дыхательного
центра и активность ферментов тканевого
дыхания. В результате развивается
смешанная гипоксия гемодинамического,
дыхательного и тканевого типов.
† Острая
массивная кровопотеря приводит как к
снижению кислородной ёмкости крови (в
связи с уменьшением содержания Hb),
так 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.
Такая картина наблюдается при развитии
тяжёлой гипоксии любого происхождения.
Например, острая
массивная потеря крови приводит к
гемической гипоксии. Снижение притока
крови к сердцу ведёт к уменьшению выброса
крови, расстройствам гемодинамики, в
том числе — коронарного и мозгового
кровотока. Ишемия ткани мозга может
обусловить расстройство функции
дыхательного центра и вызвать 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
гипоксии смешанного типа включает
звенья механизмов развития разных типов
гипоксии. Смешанная гипоксия часто
характеризуется взаимопотенцированием
отдельных её 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 биологического окисления в
разных тканях. Характер изменений при
этом может быть разным и весьма динамичным.
Дыхательная недостаточность — лечение в Москве
Классификация
Дыхательная недостаточность классифицируется по ряду признаков:
1. По патогенезу (механизму возникновения):
- паренхиматозная (гипоксемическая, дыхательная или легочная недостаточность I типа). Для дыхательной недостаточности по паренхиматозному типу характерно понижение содержания и парциального давления кислорода в артериальной крови (гипоксемия), трудно корригируемое кислородной терапией. Наиболее частыми причинами данного типа дыхательной недостаточности служат пневмонии, респираторный дистресс-синдром (шоковое легкое), кардиогенный отек легких.
- вентиляционная («насосная», гиперкапническая или дыхательная недостаточность II типа). Ведущим проявлением дыхательной недостаточности по вентиляционному типу служит повышение содержания и парциального давления углекислоты в артериальной крови (гиперкапния). В крови также присутствует гипоксемия, однако она хорошо поддается кислородотерапии. Развитие вентиляционной дыхательной недостаточности наблюдается при слабости дыхательной мускулатуры, механических дефектах мышечного и реберного каркаса грудной клетки, нарушении регуляторных функций дыхательного центра.
2. По этиологии (причинам):
- обструктивная. При этом типе страдают функциональные возможности аппарата внешнего дыхания: затрудняется полный вдох и особенно выдох, ограничивается частота дыхания.
- рестриктивная (или ограничительная). ДН развивается из-за ограничения максимально возможной глубины вдоха.
- комбинированная (смешанная). ДН по комбинированному (смешанному) типу сочетает признаки обструктивного и рестриктивного типов с преобладанием одного из них и развивается при длительном течении сердечно-легочных заболеваний.
- гемодинамическая. ДН развивается на фоне отсутствия кровотока или неадекватной оксигенации части легкого.
- диффузная. Дыхательная недостаточность по диффузному типу развивается при нарушении проникновения газов через капиллярно-альвеолярную мембрану легких при ее патологическом утолщении.
3. По скорости нарастания признаков:
4. По показателям газового состава крови:
- компенсированная (газовый состав крови нормальный);
- декомпенсированная (наличие гипоксемии или гиперкапнии артериальной крови).
5. По степени выраженности симптомов ДН:
- ДН I степени – характеризуется одышкой при умеренных или значительных нагрузках;
- ДН II степени – одышка наблюдается при незначительных нагрузках, отмечается задействованность компенсаторных механизмов в покое;
- ДН III степени – проявляется одышкой и цианозом в покое, гипоксемией.
Прогноз и профилактика
Дыхательная недостаточность является грозным осложнением многих заболеваний и нередко приводит к летальному исходу. При хронических обструктивных заболеваниях легких дыхательная недостаточность развивается у 30% пациентов.Прогностически неблагоприятно проявление дыхательной недостаточности у пациентов с прогрессирующими нейромышечными заболеваниями (БАС, миотония и др.). Без соответствующей терапии летальный исход может наступить в течение одного года.
При всех прочих патологиях, приводящих к развитию дыхательной недостаточности, прогноз разный, однако невозможно отрицать, что ДН является фактором, сокращающим продолжительность жизни пациентов. Предупреждение развития дыхательной недостаточности предусматривает исключение патогенетических и этиологических факторов риска.
Дыхательная недостаточность (Легочная недостаточность)
Дыхательная недостаточность — это патологический синдром, сопровождающий ряд заболеваний, в основе которого лежит нарушение газообмена в легких. Основу клинической картины составляют признаки гипоксемии и гиперкапнии (цианоз, тахикардия, нарушения сна и памяти), синдром утомления дыхательной мускулатуры и одышка. ДН диагностируется на основании клинических данных, подтвержденных показателями газового состава крови, ФВД. Лечение включает устранение причины ДН, кислородную поддержку, при необходимости — ИВЛ.
Осложнения
Дыхательная недостаточность является неотложным, угрожающим для здоровья и жизни состоянием. При неоказании своевременного реанимационного пособия острая дыхательная недостаточность может привести к гибели пациента. Длительное течение и прогрессирование хронической дыхательной недостаточности приводит к развитию правожелудочковой сердечной недостаточности в результате дефицита снабжения сердечной мышцы кислородом и ее постоянных перегрузок. Альвеолярная гипоксия и неадекватная вентиляция легких при дыхательной недостаточности вызывает развитие легочной гипертензии. Гипертрофия правого желудочка и дальнейшее снижение его сократительной функции ведут к развитию легочного сердца, проявляющегося в застое кровообращения в сосудах большого круга.