В крови кислород растворен в плазме и входит в состав оксигемоглобина. Чем выше в крови напряжение свободного кислорода, тем больше
химически связывается его с гемоглобином. Соединение кислорода с гемоглобином — это своеобразный химический процесс, получивший название оксигенации. Он
не является окислением, так как железо гема не меняет валентность.
При оптимальных условиях pH, температуры, электролитного баланса и других 1 г гемоглобина связывает 1,34-1,36 мл 02. Эта величина получила
название константы Хюфнера. Количество миллилитров кислорода, способное связаться с гемоглобином в 100 мл крови, называется кислородной емкостью крови.
Таким образом, кислородная емкость крови определяется количеством активного гемоглобина в ней (В. И. Войткевич, 1973). В среднем количество гемоглобина
в артериальной крови равно 14-15 г%, а кислородная емкость ее составляет 19-21 об%, т. е. гемоглобин 100 мл артериальной крови способен связывать 19-21 мл
02. Поскольку в норме артериальная кровь насыщена кислородом на 95-97%, введено понятие насыщения крови кислородом, выражаемое в процентах.
Между парциальным давлением кислорода (р02) в плазме и содержанием оксигемоглобина (%Нb02) существует определенная зависимость,
которая Баркрофтом была представлена графически в виде кривой диссоциации оксигемоглобина (рис. 1).
Изменение кривой в системе координат называется сдвигом кривой диссоциации, что наиболее наглядно выступает при различных видах гипоксий.
Сравнительно пологий ход кривой при снижении парциального давления кислорода до 50-60 мм рт. ст. свидетельствует о достаточно интенсивном образовании
оксигемоглобина даже при небольшом содержании кислорода в окружающем воздухе. Наоборот, резкое снижение нижней части кривой диссоциации оксигемоглобина
свидетельствует об интенсивной отдаче кислорода тканям даже при небольшом содержании его в крови.
Степень насыщения зависит не только от парциального давления кислорода в окружающей среде и альвеолярном воздухе, но и от pH среды, температуры,
электролитов, рСО2, концентрации гемоглобина, содержания карбоангидразы, витамина С и от патологических процессов в организме. Как показывают
исследования, снижение pH и повышение температуры облегчают отдачу кислорода тканям. Большую роль играет содержание в эритроцитах органического
фосфата — 2,3-дифосфоглицерата. Именно ацидоз и гипоксия повышают содержание 2,3-дифосфоглицерата, что способствует лучшей отдаче оксигемоглобином
кислорода в тканях. В условиях гипоксии наряду с облегчением отдачи кислорода в тканях способность его связываться с гемоглобином в легких снижается
(В. Н. Коростовцева, 1976).
При повышении pH крови легких вследствие гипервентиляции оксигенация улучшается.
Поступление кислорода к тканям определяется диффузией, но ее эффективность зависит от величины градиента диффузии на разных участках транспорта
кислорода. Поэтому важно знать их нормальные величины, представленные на рис. 2 как ступени-каскады. Так, на уровне моря в окружающем воздухе парциальное
давление кислорода (р02) равно 150-160 мм рт. ст., в альвеолах — 113-115 мм рт. ст., в артериальной крови — 90-95, в капиллярах- 85-90 мм рт.
ст., в клетках — 80 мм рт. ст., в венозной крови — 50 мм рт. ст.
Жизнедеятельность клеток может осуществляться при снижении р02 в окружающей их среде только до определенной величины, при которой еще
сохраняется дыхание. Эта величина получила название критической концентрации кислорода, или критического парциального давления кислорода внутри клеток
(Е. А. Коваленко, Л. Н. Гринберг, 1972).
Для артериальной крови критическая концентрация кислорода составляет 27-33 мм рт. ст., для венозной — 19 мм рт. ст. Для клеток головного мозга
критическая концентрация кислорода равна 2-6 мм рт. ст. (Е.А. Коваленко, Л.Н. Гринберг, 1972; В.Б. Малкин, Е.Б. Гиппенрейтер, 1977).
Всякое усиление дыхания или, что то же самое, увеличение транспорта электронов в дыхательной цепи ферментов повышает критическую концентрацию кислорода
в митохондриях клеток. Поэтому полагают, что клетки с повышенной резистентностью к кислородному голоданию должны иметь и меньшие величины критической
концентрации кислорода и критическое парциальное давление его. Критическая концентрация кислорода не является величиной постоянной. Она меняется в
соответствии с метаболической активностью клетки. Усиление, например, дыхания повышает и критическое парциальное давление кислорода. По мнению
Е.А. Коваленко и Л.Н. Гринберг (1972), повышение устойчивости к гипоксии во многом связано со снижением критической концентрации кислорода в клетках.
Основное назначение кислорода заключается в использовании его в процессе тканевого дыхания. При недостатке его в тканях формируется процесс, получивший
название гипоксии.
Гипоксия — типовой патологический процесс, возникающий при недостаточном снабжении тканей кислородом или нарушении его утилизации в процессе
биологического окисления.
В доставке кислорода тканям принимают участие легкие, кровь, сердечно-сосудистая система. Дефицит кислорода может возникнуть на различных этапах его поступления и использования, а также при уменьшении содержания в окружающем человека воздухе.
Учитывая это, И. Р. Петров (1967) предложил разделить гипоксии на две основные группы: гипоксию вследствие недостатка кислорода во вдыхаемом воздухе и
гипоксию при патологических процессах. Целесообразно также выделять и физиологическую гипоксию. Кислородное голодание наблюдается у человека и животных
вследствие многих физиологических процессов. Физиологическая гипоксия наблюдается после тяжелой физической работы, больших нагрузок у спортсменов,
гипоксии матери и плода, а также по мере старения организма. При старении имеет место неадекватное кислородное снабжение, и поэтому уровень тканевого
кислорода снижается. Даже небольшая степень гипоксии в пожилом возрасте вызывает включение компенсаторных механизмов, но последние оказываются недостаточно
эффективными для поддержания кислородного снабжения, что приводит к снижению парциального давления в тканях (р02).
Исследования показывают, что при вдыхании газовой смеси, обедненной кислородом, парциальное давление его в ткани пожилых снижается более существенно
(рис. 3). Поэтому при работе даже небольшой интенсивности у пожилых людей величина кислородного голодания втрое выше, чем у молодых.
Физиологическая гипоксия имеет адаптивное значение для организма, ибо является важной причиной ограничения интенсивности двигательной активности или
полного прекращения ее.
Считают, что искусственное подавление чувствительности к гипоксии, например, с помощью допинга у спортсменов, может привести к летальному исходу (Н. А. Агаджанян, А. А. Башкиров, 1978). Кроме того, физиологическая гипоксия повышает устойчивость организма, подготавливая последний к качественно новому этапу существования.
Гипоксия при понижении парциального давления кислорода в, окружающей среде наблюдается в условиях высокогорья, при декомпрессионной болезни у летчиков, космонавтов, водолазов в случае быстрого перехода от повышенного давления к нормальному или от нормального к пониженному, а также при работах в шахтах, шахтных колодцах, в условиях неполадки системы кислоро-дообеспечения. Это сопровождается снижением парциального давления кислорода в окружающей среде, альвеолах легких,, ухудшением оксигенации крови, гипоксемией и, в конечном итоге, гипоксией.
Гипоксия при патологических процессах подразделяется по этиологии и патогенезу на 5 основных форм.
- Гипоксическая (дыхательная) гипоксия возникает при затруднении проникновения кислорода в кровь через дыхательные пути и при расстройствах дыхания
- Гемическая (кровяная) гипоксия связана с количественными (анемии) и качественными (карбоксигемоглобин, метгемоглобин и др.) изменениями гемоглобина
- Циркуляторная гипоксия обусловлена общими (сердечная и сосудистая недостаточность, цирроз печени) и местными (ишемия, венозная гиперемия) расстройствами
кровообращения - Тканевая (гистотоксическая) гипоксия наблюдается при неспособности клеток утилизировать кислород в результате поражения ферментов тканевого дыхания
(отравление алкоголем, цианидами, при авитаминозах и др.) или мембран клеток (гипероксическая гипоксия в результате токсического действия кислорода при
гипербарической оксигенации) - Смешанная гипоксия в условиях патологии — это наиболее распространенная форма гипоксии, представляющая собой сочетание двух и более типов гипоксии
(например, при шоке, кровопотере, коме и др.). В клинических условиях гипоксия обычно носит смешанный характер.
Основу приведенной классификации составляет выделение ключевых этапов в переносе кислорода от атмосферы к тканям и его утилизации.
По продолжительности гипоксии классифицируются на острые (продолжительностью десятки минут), подострые (в течение часов и дней) и хронические (в течение
месяцев и лет).
Компенсаторные реакции при гипоксии
При гипоксии у млекопитающих и человека на первый план выступает реакция организма как целого, осуществляющаяся под контролем нервной и эндокринной
систем и проявляющаяся в мобилизации внешнего дыхания, кровообращения, резервов системы крови, тканевого дыхания, что способствуе компенсаторной доставке
и утилизации кислорода, глюкозы и другого энергетического материала к тканям (С. А. Нейфах, 1979). Дефициту кислорода в организме предшествует ряд
компенсаторных реакций, направленных на поддержание оптимальной концентрации кислорода. Гипоксия развивается только при несостоятельности адаптивных
реакций.
Все компенсаторные реакции подразделяются на срочные и долговременные. Адаптивные реакции, особенно при генерализованной гипоксии, возникают на
тканевом, органном, системном и организменном уровне. Как правило, большинство из них реализуется с участием нервной и эндокринной систем, ибо недостаток
кислорода является сильнейшим стрессорным фактором и, как известно, его действие сопровождается активацией и расстройствами нейроэндокринной регуляции.
Только в период новорожденности (1-2 дня) наблюдается рефрактерность гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы в ответ на действие гипоксии.
И. А. Држевецкая, А. А, Серебрякова (1977) у новорожденных крыс наблюали лишь тенденции к увеличению кортиколибериновой активности гипоталамуса, а
концентрация кортикотропина гипофиза не изменялась. С конца новорожденности до полового созревания и у рослых животных гипоксия резко активирует
гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую систему.
В адаптации принимают участие системы транспорта и утилизации кислорода: дыхание, кровообращение, метаболизм в тканях.
Срочные компенсаторные реакции возникают рефлекторно и проявляются учащением и углублением дыхания, увеличением минутного объема дыхания, мобилизацией
резервных альвеол, увеличением легочного кровообращения. Все эти реакции направлены на улучшение доставки кислорода в капилляры и оксигенацию гемоглобина
в легких. Последнему во многом способствует (вследствие гипервентиляции) снижение С02 (гипокапния), сдвиг pH в щелочную сторону, что повышает
сродство гемоглобина к кислороду.
Компенсаторные реакции со стороны сердечно-сосудистой системы проявляются тахикардией, нарастанием минутного объема кровообращения, повышением
системного артериального давления, увеличением линейной и объемной скорости кровотока, венозного возврата крови к сердцу, количества функционирующих
капилляров, явлениями централизации кровообращения. По мнению С. А. Селезнева (1981), поступление крови по артериоло-венулярным анастомозам, минуя
капиллярное русло, позволяет поддерживать кровообращение, а следовательно, и снабжение кислородом жизненно важных органов — мозга, сердца, печени.
Учитывая, что мозг, миокард и печень функционируют только лишь в аэробных условиях, а также их способность осуществлять утилизацию молочной кислоты,
поступающей из других органов, становится понятной роль централизации кровообращения как адаптивной реакции.
На уровне микроциркуляторного русла наблюдается вазодилятация за счет продуктов распада АТФ до АДФ, АМФ и неорганического фосфата, аденозина, а также
в условиях ацидоза за счет снижения возбудимости альфа-адренорецепторов по отношению к катехоламинам.
Важной адаптивной реакцией является увеличение массы циркулирующей крови за счет выброса её из органов кровяных депо.
На уровне клеток происходит резкая активация гликолитического пути образования, макроэргов (практически единственного в условиях гипоксии). В крови
увеличивается количество глюкозы как основного энергетического субстрата. При гликолизе накапливаются молочная и пировиноградная кислоты, развивается
ацидоз, который способствует усилению диссоциации оксигемоглобина в капиллярах тканей.
В условиях гипоксии возможно нарушение мембран клеток и органелл, их проницаемости, однако за счет активации системы гипоталамус-гипофиз-кора
надпочечников, выделяющей глюкокортикоиды, стабильность мембран (особенно лизосом) может сохраняться в определенных пределах.
Одним из механизмов адаптации на клеточном уровне является повышение устойчивости клеток за счет снижения уровня критической концентрации кислорода
(А. Я. Чихов, А. В. Осипенко, 1980). Кроме того, установлена значительная активация НАД • Н-дегидрогеназы и усиление процессов дыхания и фосфорилирования
(Н. А. Рубанова с соавт., 1975).
Долговременные компенсаторные реакции возникают при хронической гипоксии, наблюдаемой при различных заболеваниях, при специальных тренировках к
недостатку кислорода, в высокогорных условиях. Они формируются на путях транспорта и утилизации кислорода. Со стороны дыхательного аппарата это проявляется
в увеличении диффузионной поверхности легких. Со стороны сердечно-сосудистой системы и крови — это компенсаторная гипертрофия сердца (Ф. 3. Меерсон),
увеличение количества эритроцитов и гемоглобина и, следовательно, объема циркулирующей крови за счет активации эритропоэза в костном мозге.
На уровне тканей долговременная компенсация проявляется в увеличении массы митохондрий на единицу массы клетки и, следовательно, в улучшении утилизации
кислорода (Н. И. Лосев с соавт., 1977). По данным Е. А. Коваленко, Л. Н. Гринберг (1972), у акклиматизированных к гипоксии крыс увеличивается сродство
дыхательной цепи ферментов митохондрий к кислороду, что рассматривается как главный механизм стойкой тканевой адаптации.
В целом, по данным С. А. Нейфах (1979), поглощение кислорода в условиях гипоксии обусловлено увеличением числа митохондрий в клетках, активной
поверхности каждой митохондрии, сродства дыхательных ферментов митохондрий к кислороду, транспорта кислорода из крови в клетки.
Нарушения в организме при гипоксии
Дефицит кислорода в тканях вызывает нарушение всех видов обмена, но особенно энергетического, что проявляется недостатком макроэргов и усилением распада
АТФ и сопровождается увеличением потенциала фосфорилирования (ПФ), т. е. нарастает количество АДФ и неорганического фосфата и уменьшается АТФ.
Эти процессы сопровождаются активацией гликолиза, с накоплением молочной, пировиноградной кислот. Кроме того, в крови увеличивается содержание и других
кислот — аминокислот, бета-оксимасляной, ацетоуксусной, как следствие возникают нарушения белкового и жирового обмена. Развивается ацидоз. Повышается
проницаемость биологических мембран, в результате чего страдает функция мембран по активному перемещению ионов и биоэнергетика клетки.
Резко снижается активность моноаминоксидазы (МАО). Чем более выражена гипоксия, тем ниже активность фермента. Поэтому Н. А. Рубанова с соавт. (1975)
предлагает считать активность МАО индикатором степени выраженности гипоксии. Возможно нарушение лизосом клеток и их лизис.
Изменения энергетического, углеводного, белкового и, электролитного обмена в клетках, возникающий при этом ацидоз, водно-электролитные расстройства,
отек, токсические вещества являются важнейшими причинами нарушений функций отдельных тканей, органов и систем организма с развитием дистрофических и
некротических процессов, например, в мозге, печени (цитолитический синдром), почках (некроз коркового вещества) и т. д.
Таким образом, в настоящее время считают, что метаболические изменения в тканях при гипоксии определяются снижением скорости тканевого дыхания,
разобщением дыхания и окислительного фосфорилирования, активацией гликолиза с накоплением недоокисленных продуктов обмена. Эти изменения, а также дефицит
макроэргов и нарушения биоэнергетики клеток и их транспортных систем являются основными причинами необратимых изменений клеток (Е. М. Хватова,
Н. В. Мартынов, 1977).
Последствия гипоксии для организма
Последствия гипоксии зависят от интенсивности и длительности ее, органа, в котором развивается этот процесс, тренированности организма к гипоксии.
Наиболее чувствительны кора головного мозга, сердце, почки, печень, нарушения в которых возникают уже на третьей минуте гипоксии и становятся необратимыми
через 4-5 минут гипо- и аноксии. Надпочечники, поджелудочная железа сохраняют свои функции при гипоксии длительностью 15-20 минут. В то же время кости,
хрящи, сухожилия сравнительно малочувствительны к гипоксии.
Общие принципы лечения гипоксии
Лечение гипоксии проводится с учетом основных патогенетических механизмов этого процесса и его тяжести. Важная роль в обосновании, классификации
антигипоксантов принадлежит В. М. Виноградову (1966-1974), М. В. Кораблеву, П. И. Лукиенко (1976), согласно которым выделяются следующие
противогипоксические средства:
- Улучшающие доставку кислорода к тканям и его утилизацию за счет стимуляции дыхания, кровообращения (аналептики, кардиотонические средства),
повышения диссоциации оксигемоглобина (углекислота, молочная кислота), усиления эритропоэза.
Стимулирующие средства наиболее эффективны при недлительном кислородном голодании. При тяжелой гипоксии возбуждение дыхания и сердца увеличивает
потребление ими кислорода и усугубляет кислородное голодание. Кроме того, при чрезмерном учащении дыхания развивается алкалоз, в условиях которого
диссоциация оксигемоглобина уменьшается. - Вещества, повышающие устойчивость организма к гипоксии за счет снижения потребления кислорода (наркотические, снотворные, транквилизаторы,
антиадренергические средства).Угнетение функции симпатоадреналовой системы введением резерпина уменьшает кислородный запрос тканей и резко повышает устойчивость организма к гипоксии.
Наркотики, снотворные, нейролептики, транквилизаторы, снижая функциональную активность нервной системы, в том числе и симпатического отдела, способствуют
замедлению движения, секреции, обменных процессов и таким образом уменьшают потребление кислорода организмом. - Средства, способствующие сохранению или образованию макроэргов:
вещества с электронно-акцепторными или электронно-донаторными свойствами (цитохром С, НАД, НАДФ, аскорбиновая кислота, глют-атион, цистеин, АТФ, АДФ, АМФ);
вещества, активирующие ферментные и коферментные системы (кокарбоксилаза, никотинамид), тиамин, аскорбиновая кислота, аминокислоты типа метионина, триптофана, цистеина, вещества, содержащие тиоловые группы (глютатион, унитиол), производные пиримидина (пентоксил, метацил);
АТФ или фосфолированные углеводы (глюкозо-1-фосфат, глюкозо-6-фосфат, фруктозо-1,6-фосфат) способствуют пополнению и сохранению АТФ, которая обычно используется для фосфори-лирования глюкозы. - вещества с электронно-акцепторными или электронно-донаторными свойствами (цитохром С, НАД, НАДФ, аскорбиновая кислота, глют-атион, цистеин, АТФ, АДФ, АМФ);
- вещества, активирующие ферментные и коферментные системы (кокарбоксилаза, никотинамид), тиамин, аскорбиновая кислота, аминокислоты типа метионина, триптофана, цистеина, вещества, содержащие тиоловые группы (глютатион, унитиол), производные пиримидина (пентоксил, метацил);
- АТФ или фосфолированные углеводы (глюкозо-1-фосфат, глюкозо-6-фосфат, фруктозо-1,6-фосфат) способствуют пополнению и сохранению АТФ, которая обычно используется для фосфори-лирования глюкозы.
- Средства, нормализующие мембраны клеток, pH, электролитный обмен. Учитывая, что при гипоксии развиваются метаболический ацидоз и внутриклеточные изменения калия, назначают още-лачивающие вещества и хлористый калий. Стабилизация мембран клеток достигается назначением глюкокортикоидов и хлористого магния.
- Важным средством профилактики и лечения гипоксии является гипербарическая оксигенация.
На нашем форуме вы можете задать вопросы о проблемах своего здоровья, получить
поддержку и бесплатную профессиональную рекомендацию специалиста, найти новых знакомых и
поговорить на волнующие вас темы. Это позволит вам сделать собственный выбор на основании
полученных фактов.
Обратите внимание! Диагностика и лечение виртуально не проводятся!
Обсуждаются только возможные пути сохранения вашего здоровья.
Подробнее см. Правила форума
Реальный консультативный прием ограничен.
Ранее обращавшиеся пациенты могут найти меня по известным им реквизитам.
Заметки на полях
Нажми на картинку — узнай подробности!
Ссылки на внешние страницы
Просьба сообщать о неработающих ссылках на внешние страницы, включая ссылки, не выводящие прямо на нужный материал,
запрашивающие оплату, требующие личные данные и т.д. Для оперативности вы можете сделать это через форму отзыва, размещенную на каждой странице.
Ссылки будут заменены на рабочие или удалены.
Тема от 05.09.08 актуальна!
Остался неоцифрованным 3-й том МКБ. Желающие оказать помощь могут заявить об этом на
нашем форуме
05.09.08
В настоящее время на сайте готовится полная
HTML-версия МКБ-10 — Международной классификации болезней, 10-я редакция.
Желающие принять участие могут заявить об этом на нашем форуме
25.04.08
Уведомления об изменениях на сайте можно получить через
раздел форума «Компас здоровья» — Библиотека сайта «Островок здоровья»