Патофизиология (Пособие для резидентуры)

ГИПОКСИЯ 16

является нарушение газообмена в легких – дыхательная недостаточность. Дыхательная недостаточность может развиться в результате нарушения альвеолярной вентиляции,

нарушении соотношения между вентиляцией и перфузией, снижении перфузии легких кровью,

затруднении диффузии кислорода через аэрогематический барьер /6/. Вне зависимости от происхождения патогенетическую основу дыхательной гипоксии составляет артериальная гипоксемия, и она во многих случаях сопровождается гиперкапнией и ацидозом.

Основные причины дыхательной гипоксии, связанной с нарушением альвеолярной вентиляции:

обструктивные нарушения: отек слизистой оболочки бронхов и бронхиол, закупорка дыхательных путей опухолью или инородными телами, бронхиальная астма и др.;

рестриктивные нарушения, которые возникают в результате снижения способности легких к расширению и сжатию: пневмонии, ателектаз легких (в результате недостаточности сурфактанта), пневмосклероз, гидро-, пневмоили гемоторакс, деформации грудной клетки и др.;

нарушения регуляции дыхания: возникают в результате непосредственного или рефлекторного действия повреждающих факторов на нейроны дыхательного центра.

Кпричинам нарушений регуляции дыхания рефлекторным путем относится:

дефицит афферентации, возбуждающей нейроны дыхательного центра, (например, при отравлении наркотиками);

избыток возбуждающей импульсации (например, при стрессе, неврозе, энцефалитах);

избыток тормозящей афферентации (например, раздражение слизистой оболочки

трахеи и носовой полости химическими или механическими факторами, при острых трахеитах, бронхитах).

Соответствие между вентиляцией и перфузией легких может изменяться в результате нарушения проходимости бронхов и бронхиол, снижения эластичности альвеол и способности их к растяжению, а также уменьшения кровообращения в легких. Такие изменения наблюдаются при эмфиземе, бронхоспазме, пневмосклерозе, тромбозе или эмболии легочных сосудов. Эти патологии приводят к неравномерной перфузии и вентиляции легких, т.е. часть альвеол с хорошим кровоснабжением не участвуют в вентиляции, наоборот, к капиллярам, окружающим другую группу альвеол с хорошей вентиляцией, поступает мало крови. Поэтому газообмен нарушается и развивается гипоксемия.

Перфузия легких кровью может быть снижена в результате гиповолемии (снижения ОЦК), снижения сократительной способности сердца, повышения сопротивления кровотоку в легочных сосудах, открытия артериовенозных анастомозов (при этом венозная кровь, не проходя через альвеолярные капилляры, посредством внутрилегочных анастомозов поступает в артериальную систему).

Одна из причин развития дыхательной гипоксии – нарушение диффузии кислорода через аэрогематический барьер. Это встречается при патологиях, приводящих к утолщению альвеолярно-капиллярной мембраны, например, при интерстициальном отеке легких, фиброзном альвеолите, пневмокониозах и др.

При дыхательной гипоксии рН и газовый состав крови меняются следующим образом

/6/:

paO2 и pвO2 уменьшаются (артериальная и венозная гипоксемия);

paCO2 увеличивается (гиперкапния);

pH уменьшается (на ранней стадии дыхательной недостаточности развивается газовый, на поздней стадии – негазовый ацидоз);

271

в артериальной и венозной крови снижается содержание оксигемоглобина.

Сердечно-сосудистая (циркуляторная) гипоксия. Циркуляторная гипоксия развивается при нарушении кровообращения, т.е. в результате нарушения кровоснабжения органов и тканей. Гиповолемия, сердечная недостаточность, снижение сосудистого тонуса, нарушения микроциркуляции, нарушение диффузии кислорода из капилляров в клетки могут привести к циркуляторной гипоксии. Причиной общей гиповолемии могут быть массивная кровопотеря или обезвоживание организма (при хронической диарее, ожоговой болезни и т.д.).

Нарушение сердечной деятельности возникает при повреждении (инфаркт, диффузный кардиосклероз, влияние кардиотропных токсинов и др.) или перегрузке миокарда, тампонаде сердца кровью или экссудатом, нарушении экстракардиальной регуляции, которые приводят к уменьшению минутного объема сердца. В результате возникает гиповолемия.

При циркуляторной гипоксии сосудистого происхождения за счет снижения тонуса сосудистой стенки увеличивается емкость сосудистого русла. При этом объем крови, идущей к органам и тканям, уменьшается, возникает несоответсвия между ОЦК и объемом русла. К этому виду гипоксии могут привести уменьшение адренергических влияний (например, недостаточность надпочечников, повреждение нейронов кардиовазомоторного центра), повышение холинергического влияния (например, при невротических состояниях, торпидной фазе шока, изменении электролитного баланса и др.), дефицит минералокортикоидов в организме.

В результате нарушения микроциркуляции также может возникнуть циркуляторная гипоксия. При этом изменения в стенке сосуда микроциркуляторного русла, повышение вязкости и свертываемости крови, агрегация форменных элементов и влияние других факторов могут привести к затруднению кровотока в капиллярной сети и полному стазу.

Особое место занимает гипоксия, связанная с нарушением доставки кислорода в клетки, которая развивается во внесосудистой части системы микроциркуляции – периваскулярной, межклеточной и внутриклеточной пространствах, в базальных и клеточных мембранах. Нарушение диффузии кислорода через стенку микрососудов приводит к дефициту кислорода

втканях и ослаблению тканевого дыхания. Этот тип гипоксии возникает в результате утолщения стенок микрососудов (например, при васкулитах, артериолосклерозе, интерстициальном отеке, микседеме и т.д.), в результате клеточных мембранопатий (например, активация ПОЛ, клеточная дистрофия, опухоли и т.д.).

Циркуляторная гипоксия может носить локальный и системный характер. Локальная циркуляторная гипоксия возникает в результате изменений местного кровообращения (венозная гипоксемия, ишемия, стаз), регионарных нарушений диффузии кислорода из крови

вклетки. Причина циркуляторной гипоксии системного характера – гиповолемия, сердечная недостаточность, снижение сосудистого тонуса.

При циркуляторной гипоксии в газовом составе и рН крови происходят следующие изменения:

pвO2 снижается (венозная гипоксемия);

paO2 бывает в норме

увеличивается артериовенозная разница по кислороду (это объясняется тем, что за счет снижения скорости кровотока в капиллярах, переход кислорода из крови в ткани возрастает);

развивается негазовый ацидоз;

в венозной крови снижается содержание оксигемоглобина.

Гемическая гипоксия развивается в результате снижения эффективной кислородной емкости в крови. Причиной развития этого вида гипоксии могут быть анемия, гидремия (при накоплении избыточного количества воды в организме), образование различных соединений, нарушающих способность гемоглобина переносить кислород. Возникновение анемии связано с нарушением кроветворения в красном костном мозге под действием токсических

272

ГИПОКСИЯ 16

факторов и радиации, при лейкозах, метастазах злокачественных опухолей. Анемия также может развиться при дефиците компонентов, необходимых для синтеза гемоглобина и нормального эритропоэза (железо, витамины, эритропоэтин и др.).

При гемодилюциях различного происхождения уменьшается кислородная емкость в крови. Например, это может наблюдаться после использования большого количества физиологических растворов и различных кровезаменителей в лечении острого кровотечения.

Нарушение способности крови транспортировать кислород может возникнуть в результате качественных изменений гемоглобина. Обычно эта форма гемической гипоксии наблюдается при отравлениях угарным газом (СО) и других отравлениях, приводящих к образованию метгемоглобина, при некоторых врожденных аномалиях гемоглобина, при нарушениях физико-химических параметров внутренней среды организма, что оказывает негативное влияние на процессы оксигенации и дезоксигенации.

При отравлениях угарным газом – карбон-монооксид (СО), поступающий из легких в кровь, в 200-300 раз быстрее, чем кислород соединяется с гемоглобином и образует яркокрасное прочное соединение карбоксигемоглобина. Этот гемоглобин теряет способность переносить кислород и в тканях развивается кислородное голодание.

Другое соединение, приводящее к возникновению гемической гипоксии, – метгемоглобин темно-кофейного цвета. При отравлениях окисляющими веществами двухвалентное железо гемоглобина теряет один из электронов и переходит в трехвалентное состояние – метгемоглобин. Метгемоглобин, как и карбоксигемоглобин, не обладает способностью переносить кислород. Имеется ряд веществ, вызывающих образование метгемоглобина:

нитросоединения (окиси азота, неорганические нитриты и нитраты, органические нитросоединения);

аминосоединения (производные анилина и бензола, гидроксиламин, фенилгидразин и др.);

различные красящие вещества (например, метиленовый краситель);

окислители (нафталин, бертолевая соль, перманганат калия, хиноны, красная кровяная соль и др.);

лекарственные препараты(новокаин, аспирин, фенацетин, сульфаниламиды идр.). Метгемоглобин уменьшает не только кислородную емкость крови, но и способность

оставшегося оксигемоглобина отдавать кислород тканям. В результате этого кривая диссоциации оксигемоглобина смещается влево. В связи с этим артериовенозная разница содержания кислорода в крови уменьшается.

Соединение гемоглобина с кислородом и диссоциация образовавшегося HbO2 также зависит от физико-химических свойств плазмы крови. Осмотическое давление крови, ее pH, содержание 2,3-дифосфоглицерата в эритроцитах, изменения реологических свойств крови уменьшает способность гемоглобина переносить кислород и затрудняет отдачу кислорода тканям (табл. 16.1).

Таблица16.1. Криваядиссоциацииоксигемоглобина

При сдвиге кривой диссоциации влево в легочных капиллярах гемоглобин с легкостью соединяется с кислородом, но затрудняется его отдача тканям. При сдвиге кривой диссоциации вправо соединение гемоглобина с кислородом в легочных капиллярах затруднено, поэтому кровь, проходящая через легкие, не может присоединить достаточного количества кислорода – в артериальнойкровиснижаетсясодержаниекислорода.

Ниже приведены изменения рН и газового состава крови, происходящие при гемической гипоксии:

уменьшается кислородная емкость артериальной крови (VaO2 в норме составляет 19,5-21 объемных процентов);

paO2 бывает в пределах нормы;

pвO2 уменьшается (венозная гипоксемия);

в венозной крови уменьшается объем кислорода;

возникает негазовый ацидоз;

уменьшается артериовенозная разница содержания кислорода в крови.

Тканевая (гистотоксическая) гипоксия. Этот тип гипоксии возникает в результате нарушения поглащения кислорода клетками или уменьшения эффективности процессов биологического окисления.

Нарушение поглащения кислорода тканями может возникнуть вследствие действия ингибиторов различных ферментов биологического окисления, изменения физикохимических параметров внутренней среды, нарушения синтеза ферментов, повреждения структур клеточных мембран. Инактивация ферментов тканевого дыхания может возникнуть из-за ряда причин. Например, цианиды приводят к инактивации цитохромоксидазы, эфир, уретан, алкоголь, барбитураты и др. вещества – к инактивации клеточных дегидраз. Блокада ферментов тканевого дыхания может происходить также в результате действия ионов меди, ртути и серебра.

Синтез ферментов биологического окисления может нарушаться при дефиците компонентов, необходимых для их синтеза (витамины B1, B2, PP), при некоторых патологических процессах, сопровождающихся кахексиями различного происхождения и изменениями белкового обмена.

Причиной дезинтеграции биологических мембран и нарушения усвоения кислорода могут быть различные патогенные факторы, повреждающие клетку: высокая и низкая температура, радиация, экзогенные яды, токсические продукты нарушенного метаболизма и инфекционно-токсические факторы, свободные радикалы и др. В основном, повреждение мембраны развивается как осложнение респираторной, циркуляторной или гемической гипоксии.

При нарушении соответствия между процессами окисления и фосфорилирования в цепи тканевого дыхания развивается своеобразный вариант тканевой гипоксии. В свою очередь, различные факторы могут быть причиной нарушения равновесия между процессами окисления и фосфорилирования: повышение содержания ионов H+ и Ca2+, свободных жирных кислот, адреналина, тироксина и трийодтиронина, некоторые лекарственные вещества (2,4-динитрофенол, дикумарин, грамисидин и др.), токсины микробов и др. При этом поглощение кислорода тканями может повышаться, большая часть образующейся энергии преобразуется в тепло. Нарушается энергоснабжение клеток. В связи с этим нарушается функция клеток и организма в целом.

При тканевой гипоксии происходят нижеследующие изменения рН и газового состава крови:

в венозной крови повышается парциальное давление кислорода;

274

ГИПОКСИЯ 16

в венозной крови повышается содержание оксигемоглобина;

в венозной крови повышается объем кислорода;

в артериальной крови парциальное давление, объем кислорода, содержание оксигемоглобина бывает в пределах нормы;

развивается негазовый ацидоз;

уменьшается артериовенозная разница содержания кислорода в крови (за счет снижения способности тканей поглащать кислород).

Перегрузочный тип гипоксии (физиологическая). Этот вид гипоксии возникает при

чрезмерно напряженной работе какого-либо органа или ткани. При этом даже если отсутствуют патологические изменения в системах переноса и усвоения кислорода и субстратов, функциональные резервы достаточно не покрывают возросшие потребности. Такая гипоксия приобретает большое значение, когда мышцы (скелетные мышцы и миокард) испытывают тяжелое перенапряжение. При чрезмерной перегрузке сердца возникают относительная коронарная недостаточность, гипоксия миокарда и вторичная общая циркуляторная гипоксия. При чрезмерной перегрузке скелетных мышц наряду с гипоксией, возникающей в самих мышцах, изменяется распределение крови между органами, что ведет к ишемии других тканей и распространенной гипоксии. В результате гиперфункции мышц снижается содержание кислорода в венозной крови, а содержание CO2 возрастает, развивается ацидоз. К признакам, характерным для перегрузочной гипоксии, относятся:

уменьшение парциального давления кислорода в венозной крови (венозная гипоксемия);

повышение парциального давления углекислого газа в венозной крови (гиперкапния);

уменьшение оксигемоглобина в венозной крови;

увеличение артериовенозной разница содержания кислорода в крови;

нормальное парциальное давление кислорода и содержание оксигемоглобина в артериальной крови;

ацидоз.

Физиологически перегрузочная гипоксия может наблюдаться после тяжелой физической работы и тяжелой чрезмерно напряженной тренировки спортсменов.

Субстратная гипоксия. В основном, гипоксия связана с нарушением переноса и усвоения кислорода. В нормальных условиях субстратные запасы организма больше резервов кислорода. Однако в ряде случаев, даже при нормальном снабжении кислородом и нормальном состоянии мембранных и ферментных систем организма, обнаруживается первичный дефицит субстратов и это нарушает течение взаимосвязанных процессов биологического окисления. Этот вид гипоксии часто связан с недостаточностью глюкозы в клетках. Например, 5-8 минут после прекращения доставки глюкозы к головному мозгу (приблизительно как и при недостатке кислорода) клетки коры мозга начинают погибать. Этот тип гипоксии возникает при некоторых формах сахарного диабета, других нарушениях углеводного обмена. Схожая форма гипоксии наблюдается при дефиците некоторых субстратов (например, при недостаточности жирных кислот в миокарде, голодании и др.).

При субстратной гипоксии:

в венозной крови повышается парциальное давление кислорода;

в венозной крови повышается содержание оксигемоглобина;

в артериальной крови парциальное давление кислорода и содержание оксигемоглобина бывает нормальным;

уменьшается артериовенозная разница содержания кислорода в крови;

развивается ацидоз.

Смешанная гипоксия встречается часто. При этом одновременно развиваются два или

275

более типов гипоксии. Например, при травматическом шоке наряду с циркуляторной гипоксией в результате нарушения микроциркуляции в легких («шоковое легкое») развивается дыхательная форма гипоксии.

Тяжелые анемии или образование в крови большого количества карбоксигемоглобина, метгемоглобина приводит к гипоксии миокарда. В это время деятельность миокарда ослабляется, артериальное давление снижается, в результате к гемической гипоксии присоединяется циркуляторная гипоксия.

Отравление нитратами приводит к развитию как гемической, так и тканевой гипоксии. Под действием этих ядов образуется не только метгемоглобин, но также нарушаются процессы окисления и фосфорилирования в цепи биологического окисления.

При отравлении барбитуратами в клетках нарушаются процессы окисления, ослабляется деятельность дыхательного центра и происходит гиповентиляция легких. Таким образом, одновременно развиваются тканевая и респираторная формы гипоксии.

Местная гипоксия развивается при ишемии, венозной гиперемии, стазе и других нарушениях местного кровообращения. В качестве примера может служить острая гипоксия соответствующего отдела миокарда и возникновение инфаркта миокарда в результате спазма коронарной артерии или закупорки ее тромбом.

Общая гипоксия носит системный характер. Вследствие того, что отдельные органы и ткани имеют различную устойчивость к гипоксии, они повреждаются в разной степени. Так, кости, хрящи и сухожилия сохраняют нормальную структуру и жизнедеятельность в течение многих часов после прекращения снабжения кислородом. В условиях гипоксии скелетные мышцы могут сохранять жизнеспособность в течение 2 часов, миокард, почки, печень – в течение 40 минут. Нервная система, особенно головной мозг, очень чувствительны к гипоксии. Через 2-5 минут гипоксии обнаруживаются повреждения коры головного мозга, через 8-12 минут гипоксии – повреждения продолговатого мозга. 6-8 минут спустя после гипоксии клетки головного мозга погибают в большом количестве. Таким образом, «общей гипоксии» всего организма не может быть. При гипоксии отдельные органы и ткани находятся в различных состояниях и некоторые из них не чувствительны к гипоксии. Однако, учитывая особую чувствительность головного мозга к гипоксии, когда говорят об общей гипоксии организма, подразумевают гипоксию головного мозга.

16.2. Компенсаторныеиприспособительныереакциипригипоксии

Развитие гипоксии является стимулом для запуска комплекса компенсаторноприспособительных реакций, направленных на нормализацию снабжения тканей кислородом. В этих реакциях участвуют системы крови, системы органов кровообращения, дыхания, происходит активация ряда биохимических процессов, способствующих ослаблению кислородного голодания клеток.

Характер компенсаторно-приспособительных реакций при острой и хронической формах гипоксии отличается. При острых гипоксиях срочные приспособительные реакции проявляются в первую очередь в виде изменений функций органов системы кровообращения и дыхания (табл. 16.2) /6/.

Компенсаторные реакции системы кровообращения: за счет тахикардии и повышения систолического объема минутный объем сердца увеличивается, артериальное давление повышается, скорость кровотока, возвращение венозной крови к сердцу увеличивается. А это ускоряет доставку кислорода к тканям. При тяжелых гипоксиях происходит централизация кровообращения, за счет активации симпатоадреналовой системы основная часть крови устремляется к жизненно важным органам. Мозговые и коронарные сосуды расширяются. Одной из причин централизации кровообращения также является накопление в миокарде и

276

ГИПОКСИЯ 16

мозговой ткани аденозина, простагландина Е, кининов и др. сосудорасширяющих метаболитов. Эти вещества расширяют артериолы и в условиях гипоксии улучшают кровоснабжение сердца, мозга. Одновременно сосуды мышц и органов брюшной полости суживаются.

Таблица16.2. Срочныеприспособительныереакцииприостройгипоксии

Продукты расщепления АТФ (АДФ, АМФ, неорганические фосфаты), а также CO2, ионы H+, молочная кислота также обладают сосудорасширяющим действием. При гипоксии содержание этих веществ повышается. В условиях ацидоза снижается возбудимость α-адре- норецепторов катехоламинами, что приводит к расширению сосудов.

Компенсаторные реакции дыхательной системы: углубление и учащение дыхания за счет мобилизации резервных альвеол приводит к увеличению объема альвеолярной вентиляции, усиливается легочное кровообращение. Альвеолярная гипервентиляция, приводя к гипокапнии, повышает соединение гемоглобина с кислородом и ускоряет обогащение кислородом крови, проходящей через легкие.

Компенсаторные реакции системы крови: за счет высокой концентрации в крови катехоламинов, тироидных гормонов и кортикостероидов эритроциты из красного костного мозга и депо крови переходят в общий кровоток, в результате развивается полицитемия (эритроцитоз), что приводиткувеличениюкислороднойемкостикрови.

При гипоксии повышается диссоциация оксигемоглобина в тканях, что связано с венозной гипоксемией, ацидозом, повышением содержания в эритроцитах 2,3-дифосфо- глицерата и других органических фосфатов – АДФ, пиридоксальфосфата. В результате этого, даже при дефиците кислорода в легких кровь достаточно оксигенируется и усиливается перенос кислорода к тканям, находящимся в состоянии гипоксии.

Гипоксия – сильный стрессовый фактор. Под ее действием гипоталамо-гипофизарно- надпочечниковая система активируется, увеличивается секреция глюкокортикоидов в кровь. Глюкокортикоиды активируют ферменты тканевого дыхания и укрепляют клеточную мембрану, а также мембраны лизосом. А это уменьшает опасность перехода гидролитических ферментов из лизосом в цитоплазму.

Компенсаторные реакции тканей. Одной из срочных реакций приспособления организма к гипоксии также является активация метаболизма. За счет активации гликолиза на тканевом уровне увеличивается анаэробный синтез АТФ. При этом энергетическая потребность клеток кратковременно обеспечивается. При гликолизе увеличивается

277

содержание молочной кислоты в тканях, развивается ацидоз и в результате в капиллярах усиливается диссоциация оксигемоглобина. Наряду с этим увеличивается усвоение тканями кислорода и субстратов окисления, а также эффективность их доставки к митохондриям, увеличивается интенсивность окислительного фосфорилирования.

Долговременная адаптация. Повторяющаяся гипоксия средней интенсивности приводит к развитию в организме длительных компенсаторных реакций (табл. 16.3). При гипоксии активируется эритропоэз под действием синтезируемого почками эритропоэтина, в крови увеличивается количество эритроцитов и концентрация гемоглобина. В результате увеличивается кислородная емкость крови. В эритроцитах увеличивается содержание 2,3-дифос- фоглицерата, а это уменьшает соединение гемоглобина с кислородом. Таким образом, ускоряетсяотдача кислорода тканям.

Таблица16.3. Долговременныеприспособительныереакцииприхроническойгипоксии

За счет присоединения новых функционирующих альвеол увеличивается дыхательная поверхность и жизненная емкость легких (ЖЕЛ). Расширяется сосудистое русло легких, увеличивается его кровенаполнение, а это может сопровождаться гипертрофией миокарда (в особенности за счет правой половины сердца). В миокарде и дыхательных мышцах увеличивается содержание миоглобина. Развивается компенсаторная гипертрофия дыхательных мышц и миокарда. Было установлено, что при хронической гипоксии активируется синтез нуклеиновой кислоты и белков. В результате в тканях пластические процессы ускоряются, что приводит к гипертрофии кардиомиоцитов и дыхательных мышц. В клетках увеличивает-

278

ГИПОКСИЯ 16

ся количество митохондрий и активность дыхательных ферментов.

Врезультате повышения интенсивности взаимосвязи между актином и миозином в кардиомиоцитах увеличивается число сердечных сокращений в минуту.

Улучшается кровоснабжение тканей. Этот процесс осуществляется за счет увеличения числа функционирующих капилляров в тканях и органах, ослабления тонуса артериол, а также снижения чувствительности резистивных сосудов к вазоконстрикторам (катехоламинам, АДГ, лейкотриенам и др.) В результате в органах и тканях создаются благоприятные условия для развития артериальной гиперемии.

Было установлено, что при длительной адаптации к гипоксии снижается синтез тиреотропного гормона (ТТГ) и тиреоидных гормонов, что приводит к ослаблению основного обмена и снижению потребности различных органов (особенно сердца) потребности к кислороду.

Ворганизме увеличивается содержание опиоидных пептидов. Наряду с действием антистрессоров, опиоидные пептиды снижают энергообмен и потребность тканей в кислороде. Повышается активность ферментов (супероксиддисмутаза, каталаза и др.), устраняющих повреждающее действие продуктов ПОЛ. Повышается резистентность организма к действию различных повреждающих факторов.

16.3. Повреждающеедействиегипоксииинарушения, вызванныегипоксией

При острой тяжелой гипоксии возникает недостаточность адаптационных механизмов и в это время наблюдается декомпенсация, характеризующаяся биохимическими, функциональными и структурными нарушениями.

Нарушения обмена веществ. Основу всех нарушений, возникающих при гипоксии, составляют снижение синтеза макроэргических фосфорных соединений и ограничение нормальной деятельности клеток. В результате нарушения процессов биологического окисления уменьшается содержание АТФ и креатинфосфата, а концентрация продуктов их расщепления – АДФ, АМФ, креатинина – повышается. В результате того, что гликолитические ферменты под действием дефицита АТФ и продуктов его расщепления активируются, процесс гликолиза ускоряется, содержание гликогена уменьшается. Однако ускорение гликолиза в незначительной степени может компенсировать ослабление процессов окисления. В особенности, в таких чувствительных к недостаточности кислорода органах, как головной мозг и сердце. Потому что энергоснабжение этих органов в результате анаэробных процессов очень низкое. Накопление молочной кислоты в тканях в результате ускорения гликолиза приводит к развитию метаболического ацидоза, что является причиной снижения активности тканевых ферментов, в том числе моноаминооксидазы (МАО). При остром дефиците макроэргических соединений нарушается работа мембранных насосов и регуляция прохождения ионов через клеточные мембраны. Внутри клетки повышается концентрация ионов натрия, а концентрация ионов калия снижается. Это приводит к снижению мембранного потенциала и нарушению нервно-мышечной проводимости. Проникновение в клетки наряду с натрием воды приводит к ее набуханию. В результате снижения работы энергозависимых кальциевых насосов внутри клетки повышается содержание кальция. Активация фосфолипазы A2 ионами Ca2+ приводит к расщеплению липидных компонентов клеточной мембраны, в результате чего нарушается функция мембранных насосов и митохондрий.

В результате дефицита энергии снижается биосинтез белков и нуклеиновых кислот. В условиях ацидоза протеолиз усиливается. Возникает отрицательный азотистый баланс. В

279

плазме крови повышается содержание остаточного азота, а в тканях – содержание аммиака (за счет протеолиза), а содержание глутамина снижается.

Во время гипоксии в липидном обмене происходит ряд изменений. Активность липаз повышается и в результате ацидоза липолиз активируется, в плазме крови повышается содержание свободных жирных кислот и кетоновых тел. При этом нарушается равновесие между процессами окисления и фосфорилирования, дефицит АТФ еще больше углубляется. Активные формы кислорода и свободные радикалы, образующиеся в результате нарушения липидного обмена, повреждают клеточные мембраны, в том числе мембрану лизосом. В конце нарушается и гликолиз, усиливаются деструктивные и разрушающие процессы и развитие гипоксии приводит к гибели клетки.

В тканях остро нарушается водный и электролитный обмен. Причина этих нарушений – дефицит АТФ, повреждение мембран и их ионных каналов, а также изменение содержания гормонов, участвующих в регуляции водно-солевого обмена (минералокортикоиды, кальцитонин и др.). Нарушения водно-электролитного обмена во время гипоксии проявляются дисбалансом ионов в клетках, набуханием клеток и т.д.

Нарушения структур и функций органов. Функциональные и морфологические изменения, происходящие в органах и тканях при гипоксии, бывают различными. Это зависит от их резистентности к гипоксии, скорости развития и продолжительности кислородного голодания, а также от интенсивности обмена веществ.

Нервная система. Чувствительность нервной системы к гипоксии более высокая. Различные отделы центральной нервной системы отличаются по резистентности к гипоксии. С этой точки зрения резистентность нейронов уменьшается в определенной последовательности:

периферические нервные узлы → спинной мозг → продолговатый мозг → гиппокамп → мозжечок → кора полушарий головного мозга

Прекращение снабжения кислородом коры мозга в течение 2-5 минут приводит к тяжелым структурным и функциональным изменениям в этих клетках. В условиях гипоксии в продолговатом мозге спустя 8-12 минут, в вегетативной нервной системе спустя 50-60 минут развивается некроз. Ранний признак нарушения деятельности центральной нервной системы

– возникновение состояния эйфории, в это время наблюдаются нарушения адекватной оценки обстановки и поведения. Предполагается, что эти признаки развиваются в результате нарушения процессов торможения в клетках коры головного мозга. Позже ослабляется тормозящее влияние коры головного мозга на подкорковые центры и возникает состояние, схожее с состоянием алкогольного опьянения: тошнота, рвота, головные боли, нарушение координации движений, помутнение сознания, судороги.

Система кровообращения. По чувствительности к кислородному голоданию после нервной ткани на втором месте стоит сердечная мышца. При гипоксии сократительная способность сердца снижается. Наблюдаются тахикардия, аритмии. При хронической гипоксии частота сердцебиений и систолический объем уменьшаются. За счет нарушения деятельности вазомоторного центра и уменьшения систолического объема тонус сосудов и артериальное давление снижаются. Это состояние может привести к развитию коллапса и нарушению микроциркуляции.

Дыхательная система. Вентиляция легких нарушается, в основном, наблюдается периодическое дыхание Чейн-Стокса. Развиваются признаки застоя в легких. При этом альвеолярно-капиллярная мембрана утолщается, фиброзная ткань развивается, диффузия кислорода из альвеол в кровь затрудняется.

280