Повреждение клеток при гипоксии. Патологические изменения при гипоксии

Наиболее распространенными причинами повреждения клетки являются недостаток кислорода (гипоксия) или же, напротив, избыточное образование его радикалов (окислительный стресс) (см. раздел 3.2.1).

Недостаток кислорода приводит к снижению синтеза митохондриями АТФ из АДФ и ортофосфата. Недостаток АТФ делает невозможным функционирование многих систем клетки, для которых необходима затрата энергии в форме макроэргических связей АТФ. Именно энергетический голод, а не само по себе отсутствие кислорода приводит к нарушению функционирования клеток, а затем и к их повреждению. Но и наличие кислорода еще не означает полного благополучия. Дело не только в том, есть ли кислород в клетках, но еще и в том, на что он расходуется. Наряду с окислением субстратов тканевого дыхания, конечным этапом которого является перенос электронов на кислород в цепи переноса электронов в митохондриях, в клетках существуют и альтернативные пути восстановления кислорода, приводящие к появлению радикалов кислорода и липидов.

В нормальных условиях под влиянием фермента цитохромоксидазы происходит четырехэлектронное восстановление молекулы кислорода с образованием двух молекул воды. Но возможно и одноэлектронное восстановление кислорода промежуточными компонентами дыхательной цепи - убихинонами. В ходе этого процесса образуются супероксид анион (O* 2 -) - свободный радикал, содержащий неспаренный электрон.

Нормоксия и аноксия на уровне отдельной клетки. Кислородный конус. В опытах с изолированными митохондриями показано, что скорость потребления кислорода этими частицами при наличии субстратов дыхания практически постоянна при всех концентрациях кислорода - вплоть до самых низких, соответствующих напряжению кислорода pO 2 = 1-2 мм рт.ст. Причина этого явления заключается в высоком сродстве к кислороду конечного переносчика электронов по дыхательной цепи - цитохромоксидазы. Поэтому отдельная клетка «выбирает» весь кислород из окружающей среды до конца, не испытывая кислородного голода в весьма широком интервале pO 2 - от 70 до 1-2 мм рт.ст. Это приводит к формированию так называемого кислородного конуса в тканях. Схематически кислородный конус представлен на рис. 3-10. Для простоты кровеносный сосуд изображен в виде трубки постоянно-



Рис. 3-10. Кислородный конус в участке ткани

го диаметра, а ткань - в виде однородной структуры, состоящей из одинаковых клеток, поглощающих кислород с постоянной скоростью. Кровь, протекающая по кровеносному сосуду, непрерывно отдает его окружающим тканям, в результате чего содержание кислорода снижается вдоль сосуда по ходу тока крови.

С другой стороны, кислород, диффундирующий от сосуда в толщу ткани, поглощается клетками, так что его напряжение (pO 2) снижается по мере удаления от кровеносного сосуда. Там, где оно падает до 1-2 мм рт.ст. (т.е. практически до нуля), клетки как бы оказываются в состоянии полной аноксии. Во всем слое ткани ближе этой границы они не испытывают кислородного дискомфорта, т.е. находятся в состоянии нормоксии. Очевидно, что чем ниже было исходное содержание кислорода в данном участке сосуда, тем тоньше слой ткани, полностью «выедающей» весь кислород. Иначе говоря, по ходу тока крови толщина слоя клеток в состоянии нормоксии сужается, образуя тем самым конус из нормально обеспеченных кислородом клеток. Протяженность конуса увеличивается с ускорением тока крови, а ширина его уменьшается с увеличением потребления кислорода клетками.

Таким образом, в ткани часть клеток находится в состоянии нормоксии, а часть - аноксии. Доля клеток, которые лишены кислорода, от общего числа клеток в ткани может служить количественной характеристикой степени гипоксии в ткани.

Как кровоток, так и потребление кислорода клетками могут изменяться во времени, так что одна и та же клетка может в одни моменты быть в состоянии аноксии, а в другие - нормоксии. Тогда можно говорить и о степени гипоксии для данной клетки, имея в виду ту часть времени, которую данная клетка провела в условиях отсутствия кислорода.

Митохондрии - главная мишень при гипоксическом повреждении клеток. Пребывание клеток в состоянии аноксии в течение 30-90 мин (для разных тканей) приводит к их повреждению. Ученых давно волновал вопрос, какие структуры клеток при этом повреждаются первыми, предопределяя последующую гибель всей клетки. Накопленный к настоящему времени экспериментальный материал позволяет утверждать, что такими структурами являются биоэнергетические станции клетки - митохондрии. О повреждении митохондрий при длительной гипоксии в ткани свидетельствует снижение дыхательного контроля и их кальцийаккумулирующей способности (емкости) (рис. 3-11).


Ионы кальция и активация фосфолипазы при аноксии. Как известно, фосфолипазы присутствуют практически во всех мембранных структурах клетки, включая митохондрии, лизосомы, плазматическую мембрану. Фосфолипазы катализируют гидролиз фосфолипидов, входящих в состав клеточных мембран. Особое внимание исследователи уделяют фосфолипазам А 2 - группе липаз, основная функция которых состоит в удалении из мембраны поврежденных фосфолипидов путем высвобождения жирных кислот, подвергшихся пероксидации.

Фосфолипазы А 2 являются Ca 2 +- и кальмодулинзависимыми ферментами и, следовательно, чувствительными к повышению концентрации кальция в цитоплазме. В мембранах фосфолипазы обычно находятся в малоактивном состоянии, поскольку активируются ионами кальция и ингибируются ионами магния, в то время как в цитоплазме поддерживается низкая концентрация кальция (10 -7 М и менее) и содержится относительно много ионов магния (около 10 -3 М). Увеличение проницаемости плазматической мембраны при повреждении клетки или, в некоторых клетках, при открывании кальциевых каналов, равно как и выключение ионных насосов за счет недостатка энергии в клетке, приводит

к увеличению концентрации кальция в цитоплазме. Повышение его концентрации до 10 -6 М следует считать нормальным механизмом кальциевой регуляции внутриклеточных процессов, так как кальций является вторичным посредником при действии многих гормонов и медиаторов.

Умеренная активация фосфолипазы А 2 - также нормальное физиологическое явление, поскольку служит первым звеном в цепи образования физиологически активных производных арахидоновой кислоты. Однако чрезмерное увеличение концентрации ионов кальция в цитоплазме и активация фосфолипазы приводят к усилению разрушения фосфолипидов мембран, потере мембранами их барьерных свойств и нарушению функционирования клеточных органелл и клетки в целом.

Повышение содержания кальция в цитоплазме, активацию фосфолипазы, ускорение оборота фосфолипидов с последующей гибелью клеток наблюдали в культуре кардиомиоцитов и гепатоцитов, инкубируемых в условиях аноксии. Аналогичные изменения гепатоцитов регистрировали при токсическом поражении печени четыреххлористым углеродом. Установлено, что хлорпромазин, угнетающий активацию фосфолипазы А 2 комплексом Са 2 +-кальмодулин, защищает клетки от повреждающего действия гипоксии и цитотоксикантов, нарушающих внутриклеточный гомеостаз кальция.

В опытах с изолированными митохондриями было показано, что при инкубации этих органелл происходит их быстрое повреждение (за 15-20 мин при 37 °С), если в окружающей их среде нет кислорода и присутствуют ионы кальция в концентрациях, близких к 10 -5 М, т.е. соизмеримых с концентрацией этих ионов в цитоплазме клеток в условии гипоксии.

Последовательность нарушений в клетке при гипоксии. В аэробных условиях ионов кальция вокруг митохондрий мало (10 -6 -10 -7 М) и фосфолипаза А 2 умеренно активна. При отсутствии кислорода исчезает электрический потенциал на мембране митохондрий, который удерживает ионы кальция в матриксе, и кальций выходит в цитоплазму. Связываясь с активным центром фосфолипазы А 2 на наружной стороне внутренней мембраны митохондрий, ионы кальция активируют фермент. Гидролиз фосфолипидов приводит к потере мембраной ее барьерных свойств, и митохондрии теряют способность как к окислительному фосфорилированию, так и к закачиванию кальция в матрикс.

Последовательность изменений в клетке в результате прекращения доступа кислорода (аноксии) одинакова для самых различных тканей. Это показали опыты со срезами тканей, изолированными клетками и изолированными клеточными органеллами, в частности митохондриями. В клетках печени, находящихся в условиях аноксии при комнатной температуре, последовательность событий такова:

0-5 мин: снижение уровня АТФ в клетке в 2-4 раза, несмотря на активацию гликолиза;

5-15 мин: повышение концентрации Са 2 + в цитоплазме клетки. Активация гидролитических ферментов, в том числе фосфолипазы А 2 митохондрий. Содержание Са 2 + в митохондриях повышается, так как они еще не повреждены;

15-30 мин: гидролиз митохондриальных фосфолипидов фосфолипазой А 2 и нарушение барьерных свойств митохондриальной мембраны. Реоксигенация ткани на этой стадии приводит к активному набуханию митохондрий. Дыхательный контроль в митохондриях нарушен, окислительное фосфорилирование разобщено, способность митохондрий накапливать ионы кальция снижена;

30-60 мин: частичное восстановление функций митохондрий, временное повышение дыхательного контроля, способности накапливать кальций. Механизм компенсаторных процессов, приводящих к временному улучшению функций митохондрий, неизвестен, но связан с функцией клетки в целом, так как при анаэробной инкубации изолированных митохондрий это явление не наблюдается;

60-90 мин: необратимое повреждение митохондрий и полная гибель клеток.

При температуре тела человека все эти процессы протекают в 2-3 раза быстрее. Кроме того, в разных тканях они протекают с разной скоростью: быстрее всего в мозгу, медленнее - в печени, еще медленнее - в мышцах.

Как и любой другой патологический процесс, гипоксия развивается в две стадии - компенсации и декомпенсации . Сначала благодаря включению компенсаторно-приспособительных реакций оказывается возможным поддерживать нормальное снабжение тканей кислородом вопреки нарушению доставки его. При истощении приспособительных механизмов развивается стадия декомпенсации или собственно кислородное голодание.

Компенсаторно-приспособительные реакции при гипоксии развиваются в системах транспорта и в системе утилизации кислорода. Кроме того, выделяют механизмы "борьбы за кислород" и механизмы приспособления к условиям пониженного тканевого дыхания.

Увеличение легочной вентиляции происходит в результате рефлекторного возбуждения дыхательного центра импульсами с хеморецепторов сосудистого русла, главным образом синокаротидной и аортальной зон, которые обычно реагируют на изменение химического состава крови и в первую очередь на накопление углекислоты (гиперкапния) и ионов водорода.

В случае гипоксической гипоксии, например при подъеме на высоту в горах, раздражение хеморецепторов происходит непосредственно в ответ на снижение в крови напряжения кислорода, так как рСО 2 в крови также снижено. Гипервентиляция является несомненно положительной реакцией организма на высоту, но имеет и отрицательные последствия, поскольку осложняется выведением углекислоты, развитием гипокапнии и дыхательного (газового) алкалоза. Если принять во внимание влияние углекислоты на мозговое и коронарное кровообращение, регуляцию тонуса дыхательного и вазомоторного центров, кислотно-основное состояние, диссоциацию оксигемоглобина, то становится ясным, какие важные показатели могут нарушаться при гипокапнии. Все это означает, что при рассмотрении патогенеза горной болезни гипокапнии следует придавать такое же значение, как и гипоксии.

Усиление кровообращения направлено на мобилизацию средств доставки кислорода тканям (гиперфункция сердца, увеличение скорости кровотока, раскрытие нефункционирующих капиллярных сосудов). Не менее важной характеристикой кровообращения в условиях гипоксии является перераспределение крови в сторону преимущественного кровоснабжения жизненно важных органов и поддержание оптимального кровотока в легких, сердце, головном мозге вследствие уменьшения кровоснабжения кожи, селезенки, мышц, кишок. Наличие в организме своеобразной оксигенотопографии и ее динамических колебаний - важный приспособительный механизм при гипоксии. Перечисленные изменения кровообращения регулируются рефлекторными и гормональными механизмами, а также тканевыми продуктами измененного обмена, которые обладают сосудорасширяющим действием.

Повышение количества эритроцитов и гемоглобина увеличивает кислородную емкость крови. Выброс крови из депо может обеспечить экстренное, но непродолжительное приспособление к гипоксии. При более длительной гипоксии усиливается эритропоэз в костном мозге, о чем свидетельствует появление ретикулоцитов в крови, увеличение количества митозов в эритро- нормобластах и гиперплазия костного мозга. Стимуляторами гемопоэза являются эритропоэтины почек, а также продукты распада эритроцитов, который имеет место при гипоксии.

Изменения кривой диссоциации оксигемоглобина . При гипоксии повышается способность молекулы гемоглобина А присоединять кислород в легких и отдавать его тканям. Несколько возможных вариантов этого приспособления приведены на рис. 17.1 . Сдвиг кривой диссоциации в области верхней инфлексии влево свидетельствует о повышении способности Нв поглощать кислород при более низком парциальном давлении его во вдыхаемом воздухе. Артериальная кровь может быть насыщена кислородом больше, чем обычно, что способствует увеличению артериовенозной разницы. Сдвиг вправо в области нижней инфлексии указывает на снижение сродства Нв к кислороду при низких величинах рО 2 , т. е. в тканях. При этом ткани могут получать больше кислорода из крови.

Имеются данные о повышении содержания в крови фетального гемоглобина, который имеет более высокое сродство к кислороду.

Механизмы долговременной адаптации к гипоксии . Описанные выше приспособительные изменения развиваются в наиболее реактивных системах организма, ответственных за транспорт кислорода и его распределение. Однако аварийная гиперфункция внешнего дыхания и кровообращения не может обеспечить стойкого и длительного приспособления к гипоксии, так как требует для своего осуществления повышенного потребления кислорода, сопровождается повышением интенсивности функционирования структур (ИФС) и усилением распада белков. Аварийная гиперфункция требует со временем структурного и энергетического подкрепления, что обеспечивает не просто выживание, а возможность активной физической и умственной работы при длительной гипоксии.

В настоящее время к этому аспекту приковано наиболее пристальное внимание исследователей. Предметом изучения являются горные и ныряющие животные, коренные жители высокогорных районов, а также экспериментальные животные с компенсаторными приспособлениями к гипоксии, выработанными в течение нескольких поколений. Установлено, что в системах, ответственных за транспорт кислорода, развиваются явления гипертрофии и гиперплазии - увеличивается масса дыхательных мышц, легочных альвеол, миокарда, нейронов дыхательного центра; усиливается кровоснабжение этих органов за счет увеличения количества функционирующих капиллярных сосудов и их гипертрофии (увеличения диаметра и длины). Это приводит к нормализации интенсивности функционирования структур (ИФС). Гиперплазию костного мозга тоже можно рассматривать как пластическое обеспечение гиперфункции системы крови.

Получены данные о том, что при длительной акклиматизации к высотной гипоксии улучшаются условия диффузии кислорода из альвеолярного воздуха в кровь благодаря повышению проницаемости легочно-капиллярных мембран, увеличивается содержание миоглобина, который представляет собой не только дополнительную кислородную емкость, но и обладает способностью стимулировать процесс диффузии О 2 в клетку (рис. 17.2 ). Большой интерес представляют адаптационные изменения в системе утилизации кислорода. Здесь принципиально возможно следующее:

1. усиление способности тканевых ферментов утилизировать кислород, поддерживать достаточно высокий уровень окислительных процессов и осуществлять нормальный синтез АТФ вопреки гипоксемии;

2. более эффективное использование энергии окислительных процессов (в частности, в ткани головного мозга установлено повышение интенсивности окислительного фосфорилирования вследствие большего сопряжения этого процесса с окислением);

3. усиление процессов бескислородного освобождения энергии при помощи гликолиза (последний активизируется продуктами распада АТФ, а также вследствие ослабления ингибирующего влияния АТФ на ключевые ферменты гликолиза).

Существует предположение, что в процессе длительной адаптации к гипоксии происходят качественные изменения конечного фермента дыхательной цепи - цитохромоксидазы, а возможно, и других дыхательных ферментов, в результате чего повышается их сродство к кислороду. Появились данные о возможности ускорения самого процесса окисления в митохондриях (М. Н. Кондрашова).

Другой механизм адаптации к гипоксии заключается в увеличении количества дыхательных ферментов и мощности системы митохондрий путем увеличения количества митохондрий.

Последовательность этих явлений представлена на рис. 17.3 . Начальным звеном является торможение окисления и окислительного ресинтеза аденозинтрифосфорной кислоты при недостатке кислорода, в результате чего в клетке уменьшается количество макроэргов и соответственно увеличивается количество продуктов их распада. Соотношение [АДФ]х[Ф ]/ [АТФ], обозначаемое как потенциал фосфорилирования , увеличивается . Этот сдвиг является стимулом для генетического аппарата клетки, активация которого приводит к увеличению синтеза нуклеиновых кислот и белков в системе митохондрий. Масса митохондрий увеличивается , что означает увеличение числа дыхательных цепей. Таким путем восстанавливается или повышается способность клетки вырабатывать энергию вопреки недостатку кислорода в притекающей крови.

Описанные процессы происходят главным образом в органах с наиболее интенсивной адаптационной гиперфункцией при гипоксии, т. е. ответственных за транспорт кислорода (легкие, сердце, дыхательные мышцы, эритробластический росток костного мозга), а также наиболее страдающих от недостатка кислорода (кора большого мозга, нейроны дыхательного центра). В этих же органах увеличивается синтез структурных белков, приводящий к явлениям гиперплазии и гипертрофии. Таким образом, длительная гиперфункция систем транспорта и утилизации кислорода получает пластическое и энергетическое обеспечение (Ф. 3. Меерсон). Эта фундаментальная перемена на клеточном уровне меняет характер адаптационного процесса при гипоксии. Расточительная гиперфункция внешнего дыхания, сердца и кроветворения становится излишней. Развивается устойчивая и экономная адаптация.

Повышению устойчивости тканей к гипоксии способствует активизация гипоталамо-гипофизарной системы и коры надпочечных желез. Гликокортикоиды активизируют некоторые ферменты дыхательной цепи, стабилизируют мембраны лизосом.

При разных видах гипоксии соотношение между описанными приспособительными реакциями может быть различным. Так, например, при дыхательной и циркуляторной гипоксии ограничены возможности приспособления в системе внешнего дыхания и кровообращения. При тканевой гипоксии неэффективны приспособительные явления в системе транспорта кислорода.

Патологические нарушения при гипоксии . Нарушения, характерные для гипоксии, развиваются при недостаточности или истощении приспособительных механизмов.

Окислительно-восстановительные процессы, как известно, являются механизмом получения энергии, необходимой для всех процессов жизнедеятельности. Сохранение этой энергии происходит в фосфорных соединениях, содержащих макроэргические связи. Биохимические исследования при гипоксии выявили уменьшение содержания этих соединений в тканях. Таким образом, недостаток кислорода приводит к энергетическому голоданию тканей, что лежит в основе всех нарушений при гипоксии.

При недостатке О 2 происходит нарушение обмена веществ и накопление продуктов неполного окисления, многие из которых являются токсическими. В печени и мышцах, например, уменьшается количество гликогена, а образующаяся глюкоза не окисляется до конца. Молочная кислота, которая при этом накапливается, может изменять кислотно-основное состояние в сторону ацидоза. Обмен жиров также происходит с накоплением промежуточных продуктов - ацетона, ацетоуксусной и β-оксимасляной кислот (кетоновых тел). Появление продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) - один из важнейших факторов гипоксического повреждения клетки. Нейтрализация их происходит средствами естественной антиоксидантной защиты, механизмы которой мы стремимся воспроизвести искусственно с целью коррекции гипоксических состояний на тканевом уровне. Накапливаются промежуточные продукты белкового обмена. Увеличивается содержание аммиака, снижается содержание глутамина, нарушается обмен фосфопротеидов и фосфолипидов, устанавливается отрицательный азотистый баланс. Синтетические процессы снижены. Изменения электролитного обмена заключаются в нарушении активного транспорта ионов через биологические мембраны, снижении количества внутриклеточного калия. Важная роль ионов кальция, накопление которых в цитоплазме клеток считается одним из основных звеньев гипоксического повреждения клетки, доказана положительным влиянием блокаторов кальциевых каналов. К метаболическим нарушениям при гипоксии следует отнести и нарушение синтеза медиаторов нервной системы.

Структурные нарушения в клетке при гипоксии возникают в результате описанных выше биохимических изменений. Так, сдвиг рН в кислую сторону и другие нарушения обмена повреждают мембраны лизосом, откуда выходят активные протеолитические ферменты. Их разрушительное действие на клетку, в частности на митохондрии, усиливается на фоне дефицита макроэргов, который делает клеточные структуры еще более уязвимыми. Ультраструктурные нарушения выражаются в гиперхроматозе и распаде ядра, набухании и деградации митохондрий, сохранность которых предопределяет обратимость гипоксического повреждения клетки.

Выше было указано, что основу долговременного приспособления к гипоксии составляет структурно обеспеченная гиперфункция систем Транспорта и утилизации кислорода, а это в свою очередь обусловлено активизацией генетического аппарата. В дифференцированных клетках, особенно коры головного мозга и нейронов дыхательного центра, этот процесс может закончиться истощением.

Чувствительность различных тканей к недостатку кислорода неодинакова и находится в зависимости от следующих факторов:

1. интенсивности обмена веществ, т.е. потребности ткани в кислороде;

2. мощности ее гликолитической системы, т. е. способности вырабатывать энергию без участия кислорода;

3. запасов энергии в виде макроэргических соединений;

4. потенциальной возможности генетического аппарата обеспечивать пластическое закрепление гиперфункции.

Со всех этих точек зрения в самых неблагоприятных условиях находится нервная система.

Нарушения в органах и физиологических системах . Первыми признаками кислородного голодания являются нарушения нервной деятельности. Еще до появления грозных симптомов кислородного голодания возникает эйфория. Это состояние характеризуется эмоциональным и двигательным возбуждением, ощущением собственной силы или, наоборот, потерей интереса к окружающему, неадекватностью поведения. Причина этих явлений лежит в нарушении процессов внутреннего торможения.

При длительной гипоксии наблюдаются более тяжелые обменные и функциональные нарушения в нервной системе. Развивается торможение, нарушается рефлекторная деятельность, расстраивается регуляция дыхания и кровообращения. Потеря сознания и судороги являются грозными симптомами тяжелого течения кислородного голодания.

Нарушения в других органах и системах при гипоксии находятся в тесной зависимости от нарушения регуляторной деятельности центральной нервной системы, энергетического голодания и накопления токсических продуктов обмена веществ.

По чувствительности к кислородному голоданию второе место после нервной системы занимает сердечная мышца. Проводящая система сердца более устойчива, чем сократительные элементы. Нарушения возбудимости, проводимости и сократимости миокарда клинически проявляются тахикардией и аритмией. Недостаточность сердца, а также снижение тонуса сосудов в результате нарушения деятельности вазомоторного центра приводят к гипотензии и общему нарушению кровообращения. Последнее обстоятельство сильно осложняет течение патологического процесса, какой бы ни была первоначальная причина гипоксии.

Нарушение внешнего дыхания заключается в нарушении легочной вентиляции. Изменение ритма дыхания часто приобретает характер периодического дыхания Чейна - Стокса. Особое значение имеет развитие застойных явлений в легких. При этом альвеолярно-капиллярная мембрана утолщается, в ней развивается фиброзная ткань, ухудшается диффузия кислорода из альвеолярного воздуха в кровь.

В пищеварительной системе наблюдается угнетение моторики, снижение секреции пищеварительных соков желудка, кишок и поджелудочной железы.

Первоначальная полиурия сменяется нарушением фильтрационной способности почек.

В тяжелых случаях гипоксии снижается температура тела, что объясняется понижением обмена веществ и нарушением терморегуляции.

В коре надпочечных желез первоначальные признаки активации сменяются истощением.

Более глубокий анализ описанных выше изменений при гипоксии приводит к заключению о том, что одни и те же явления," будучи, с одной стороны, патологическими, с другой - могут быть оценены как приспособительные. Так, нервная система, обладая высокой чувствительностью к кислородному голоданию, имеет эффективное защитное приспособление в виде охранительного торможения, а это, являясь следствием гипоксии, в свою очередь снижает чувствительность нервной системы к дальнейшему развитию кислородного голодания. Снижение температуры тела и обмена веществ может быть оценено подобным же образом.

Повреждение и защита при гипоксии тесно переплетены, но именно повреждение становится начальным звеном компенсаторного приспособления. Так, снижение рО 2 в крови вызывает раздражение хеморецепторов и мобилизацию внешнего дыхания и кровообращения. Именно гипоксическое повреждение клетки, дефицит АТФ являются начальным звеном в событиях, которые в итоге приводят к активации биогенеза митохондрий и других структур клетки и развитию устойчивой адаптации к гипоксии.

Устойчивость к гипоксии зависит от многих причин, в том числе от возраста. Высокую устойчивость новорожденных животных к кислородному голоданию можно продемонстрировать следующим опытом. Если взрослую крысу и новорожденного крысенка одновременно подвергнуть в барокамере действию разреженного воздуха, первой погибнет взрослая крыса, в то время как крысенок еще долго остается живым. Это объясняется тем, что автоматическая деятельность дыхательного центра новорожденного при гипоксии может поддерживаться более старой и примитивной формой обмена - анаэробным расщеплением углеводов. Установлено также, что новорожденный обладает некоторым запасом фетального гемоглобина, который способен выполнять дыхательную функцию при пониженном парциальном давлении кислорода в крови. Однако решающее значение в высокой устойчивости новорожденного к кислородному голоданию имеет менее высокий уровень развития центральной нервной системы. То же можно сказать и о животных, находящихся на ранних ступенях эволюционного развития. Таким образом, в процессе эволюционного и онтогенетического развития наблюдается повышение чувствительности к недостатку кислорода и одновременно развитие более сложных приспособительных реакций.

Известно, что существуют индивидуальные различия чувствительности к гипоксии. В основе этого, по-видимому, лежит много факторов, но один из них интересно привести. Ключевой фермент антиокислительной защиты эритроцитов - супероксиддисмутаза - обладает разной активностью у индивидуумов с различным уровнем устойчивости к гипоксии. У лиц с пониженной устойчивостью к гипоксии наблюдается снижение фонда этого эндогенного антиоксиданта и высокий уровень перекисного метаболизма.

Некоторые состояния, характеризующиеся глубоким торможением центральной нервной системы и снижением обмена веществ (сон, наркоз, гипотермия, зимняя спячка) способствуют снижению чувствительности организма к недостатку кислорода.

Устойчивость к гипоксии можно повысить искусственно. Первый способ заключается в снижении реактивности организма и его потребности в кислороде (наркоз, гипотермия), второй - в тренировке, укреплении и более полном развитии приспособительных реакций в условиях барокамеры или высокогорья. Заслуга разработки метода ступенчатой акклиматизации к высокогорному климату принадлежит Н. Н. Сиротинину.

Тренировка к гипоксии повышает устойчивость организма не только к данному воздействию, но и ко многим другим неблагоприятным факторам, в частности, к физической нагрузке, изменению температуры внешней среды, к инфекции, отравлениям, воздействию ускорения, ионизирующего излучения. Иными словами, тренировка к гипоксии повышает общую неспецифическую резистентность организма.

В тех случаях, когда в организме не нарушена утилизация кислорода тканями, можно вводить кислород. При ряде заболеваний применяют кислород под повышенным давлением (гипербарическая оксигенация). Это создает запасы кислорода, физически растворенного в крови и тканях. Данный способ применим при отравлении угарным газом и барбитуратами, при врожденных пороках сердца, а также во время операций на сухом сердце, т. е. в условиях временной остановки кровообращение.

Возможна коррекция метаболических нарушений с помощью специфических противогипоксических средств (антигипоксантов). Это вещества, стимулирующие перенос электронов в дыхательной цепи (препараты, подобные цитохрому С, гидрохинону), средства, способные ингибировать свободнорадикальное окисление (антиоксиданты). Поскольку гипоксические изменения могут быть обратимыми при нормализации энергетического обмена, находят применение фосфорилированные углеводы, которые создают возможность анаэробного образования АТФ. После того, как было уточнено значение ионов Са в гипоксическом повреждении клетки, началось внедрение в медицинскую практику новой группы лекарственных веществ - блокаторов кальциевых каналов. Вводятся также вещества, усиливающие гликолиз и снижающие потребность организма в кислороде.

Гипоксия

это кислородное голодание тканей, представляет собой патологический процесс, возникающий при недостаточном снабжении тканей организма кислородом или нарушении его утилизации (усвоения) в процессе биологического окисления. Разные органы и ткани имеют неодинаковую чувствительность к недостатку кислорода. Наиболее чувствительна к гипоксии ткань головного мозга. При массе мозга около 2 % от массы тела он потребляет 15-20 % всего поступающего в организм кислорода. Поэтому при гипоксии в первую очередь страдают клетки центральной нервной системы. Гибель корковых нейронов при тяжёлой гипоксии наступает уже через 3-4 минуты.

1. Экзогенные гипоксии:

а) нормобарическая - возникает при длительном нахождении в замкнутых, плохо вентилируемых помещения (шахтах, колодцах, кабинах летательных аппаратов);

б) гипобарическая - развивается при снижении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе при подъёме на высоту (горная или высотная болезнь);

в) гипероксическая - возникает в условиях избытка кислорода, который не потребляется организмом и оказывает токсическое действие, блокируя тканевое дыхание (осложнение при гипербарической оксигенеции).

2. Эндогенные гипоксии (при патологических процессах в организме):

а) дыхательная - возникает при заболеваниях дыхательных путей;

б) сердечно-сосудистая - развивается при заболеваниях сердца и кровеносных сосудов;

в) кровяная - при уменьшении количества эритроцитов, гемоглобина;

г) тканевая - при нарушении окислительно-восстановительных процессов в клетках (отравление синильной кислотой, авитаминозы, гормональная недостаточность);

д) смешанная - развивается при одновременном нарушении функции различных систем, обеспечивающих снабжение тканей кислородом (травматический шок).

3. Нагрузочная гипоксия - возникает в результате усиления функции органов и тканей при большой физической нагрузке, когда повышается скорость потребления кислорода и продукция углекислого газа.

4. По течению различают гипоксию острую и хроническую.

а) Острая гипоксия - развивается быстро и часто возникает при острой дыхательной и сердечно-сосудистой недостаточности.

б) Хроническая гипоксия - характеризуется длительным течением и возникает при заболеваниях крови, хронической сердечно-сосудистой и дыхательной недостаточности, при неоднократном пребывании в условиях недостаточного снабжения кислородом.

5. По степени распространения патологического процесса различают гипоксию общую и местную.

а) Общая гипоксия характеризуется кислородным и энергетическим голоданием всего организма.

б) Для местной гипоксии характерно кислородное и энергетическое голодание отдельных органов.

Нарушение функций организма при гипоксии:

1. Нарушения со стороны нервной системы. Наиболее ранними показателями кислородной недостаточности головного мозга являются общее возбуждение (эйфория), ослабление внимания, увеличение числа ошибок при решении сложных задач. Затем наступают торможение, сонливость, безразличие к происходящему, нарушение координации движений и ориентации во времени и пространстве, снижение болевой чувствительности. При увеличении гипоксии возможна потеря сознания, возникновение судорог, паралич.

2. Нарушается дыхание - вначале оно становится частым, поверхностным. Затем наступает угнетение дыхания. Нерегулярные дыхательные движения могут сменяться кратковременной остановкой дыхания.

3. Возникает цианоз - синюшность кожных покровов, которая связана с уменьшением содержания оксигемоглобина в крови.

4. Нарушается также работа сердечно-сосудистой системы. Вначале происходит увеличение чсс (тахикардия) и повышение АД. В дальнейшем развиваются угнетение сердечной деятельности и артериальная гипотония. Особенно опасно резкое снижение почечного кровотока, так как это может привести к развитию некроза коркового слоя почки и острой почечной недостаточности.

5. Основной обмен вначале повышается, а затем понижается. Падает температура тела. В клетках крови накапливаются недоокислённые продукты обмена (ацетон, ацетоуксусная кислота, γ- оксимасляная кислота). Содержание гликогена в печени уменьшается, его синтез снижается.

При истощении или недостаточности приспособительных механизмов патогенез гипоксии вступает во вторую стадию - стадию декомпенсации и развиваются патологические нарушения, характерные для гипоксии.

Нарушения на молекулярном (метаболическом) уровне. Ведущим звеном их патогенеза является замедление энергообразования . Синтез АТФ тормозится в результате снижения рО2 в крови, повреждения мембран и ферментативных систем митохондрий. В случае разобщения окисления и фосфорилирования поток электронов уже не генерирует синтез АТФ, повреждаются пути транспорта АТФ из митохондрий в места ее использования. Причем это часто предшествует повреждению систем образования АТФ, что объясняет возможность развития гипоксии на фоне достаточно высокого уровня адениннуклеотидов. Способность тканей к потреблению АТФ также снижается вследствие ослабления активности АТФаз. Таким образом, дефицит кислорода приводит к энергетическому голоданию тканей, которое лежит в основе большинства нарушений при гипоксии.

В результате энергодефицита нарушаются метаболические энергозависимые процессы: замедляется синтез белков, гормонов, РНК, ДНК, фосфолипидов, а также нейромедиаторов. Вследствие нарушения функции энергозависимых мембранных ионных каналов и насосов изменяется баланс электролитов, уменьшается количество внугриклеточного калия, нарушается кальциевый гомеостаз. Накопление в цитозоле свободных ионов кальция и нарушение их выведения из клеток (в результате дефицита АТФ, снижения трансмембранного потенциала) - одно из ведущих звеньев гипоксического повреждения (кальциевое повреждение ) клеток.

Нарушение окислительно-восстановительных реакций приводит к накоплению продуктов неполного окисления , многие из которых токсичны. Промежуточные продукты обмена липидов (ацетон, ацетоуксусная и β-гидроксимасляная кислоты) являются мембранотоксичными. Повышается уровень малонового диальдегида - продукта распада пероксидов жирных кислот. В печени и мышцах уменьшается количество гликогена, а глюкоза до конца не окисляется. Лактат, пируват и другие недоокисленные продукты могут изменять КОС в сторону метаболического ацидоза , который служит дополнительным фактором повреждения клеток посредством ингибирования ферментов тканевого дыхания, усиления гидролитического эффекта фосфолипаз, активации ПОЛ, повреждения мембран (ацидотическое повреждение ). Усиление катаболизма белков и стимуляция почечного аммониегенеза при ацидозе приводят к накоплению в крови аммония, нейтрализация которого частично происходит посредством связывания с α-кетоглутаровой кислотой, что извлекает α-кетоглутарат из цикла Кребса и также нарушает энергообразование.

Особо следует отметить активацию ПОЛ при гипоксии. Причиной образования активных форм кислорода и активации свободнорадикального окисления в условиях гипоксии служит торможение транспорта электронов по дыхательной цепи. Если возникают проблемы с дыхательными ферментами, именно активация образования радикалов разгружает дыхательную цепь от электронов. Появление продуктов ПОЛ - важный механизм гипоксического повреждения. Окисляются мембранные липиды, гемоглобин превращается в метгемоглобин. Нейтрализация продуктов ПОЛ реализуется средствами естественной антиоксидантной защиты, которая при гипоксии, учитывая ослабление активности глугатионредуктазы, также нарушается. Принимая во внимание тот факт, что на начальных этапах гипоксии проницаемость мембран для кислорода повышается, может возникнуть ситуация “относительной гипероксии”, когда утилизация кислорода меньше, чем его поступление. Следовательно, к гипоксическому повреждению присоединяется пероксидное повреждение .

Нарушения на клеточном уровне проявляются повреждением энергозависимых клеточных функций. Поскольку потребителем АТФ служат мембранные АТФазы, то нарушение их функций - существенное звено патогенеза гипоксического повреждения. Мембранозависимые ферментативные белки и рецепторы после временного усиления активности по мере дальнейшего развития гипоксии ингибируются или инактивируются (вследствие активации ПОЛ, ацидоза, гидролиза мембранных липидов и фосфолипидов эндогенными, в том числе лизосомальными, липазами и фосфолипазами). Энергодефицит оказывает повреждающее действие на функцию и структуру мембран вследствие нарушения ионных насосов, дефосфорилирования мембранных соединений, активации фосфолипаз и протеиназ. Изменяется текучесть как важное физико-химическое свойство мембран. Перераспределение натрия приводит к набуханию клеток (при электронно-микроскопическом исследовании определяются разрывы и фрагментация мембран, аномальные каналы в липидном бислое). Сравнивая метаболические и мембранные механизмы гипоксического повреждения клеток, ученые пришли к выводу, что повреждение мембран является первоначальным.

Среди клеточных органелл при гипоксии наибольшего внимания заслуживают митохондрии . Избыточное накопление в них ионов кальция приводит к разобщению процессов дыхания и фосфорилирования. При микроскопии определяется повреждение митохондрий в виде набухания, вакуолизации и деградации (разрушение и частичная редукция крист). Структурные нарушения в ядре проявляются гиперхроматозом и разрушением. В случае повреждения мембран лизосом происходит выход активных протеолитических ферментов в цитозоль, разрушительное действие которых усиливается на фоне ацидоза. Тормозится деление клеток, ослабляются регенеративные процессы. Дефицит энергии и избыток Ca2+ вызывают апоптоз и некроз клеток.

Нарушение в органах и физиологических системах . В условиях гипоксии повреждения отдельных органов и систем зависят от их чувствительности к гипоксии, которая обусловлена: 1) интенсивностью обмена веществ, т. е. потребностью тканей в кислороде; 2) мощностью гликолитической системы, т. е. способностью вырабатывать энергию без участия кислорода; 3) запасами энергии в виде макроэргических соединений; 4) потенциальной возможностью генетического аппарата обеспечивать гипертрофию и пластическое закрепление гиперфункции.

С учетом этого наибольшему влиянию подвергается нервная система . Поскольку процессы внутреннего торможения являются более энергозависимыми, то первыми развиваются нарушения психической (высшей нервной) деятельности и эмоциональные расстройства (эйфория). При длительной гипоксии нарушаются рефлекторная деятельность, регуляция дыхания и кровообращения. Помрачение сознания и судороги относятся к угрожающим симптомам тяжелого течения кислородного голодания.

Нарушения возбудимости, проводимости и сократимости миокарда клинически проявляются аритмией, причем сократительные элементы более устойчивы, чем проводящая система сердца. Кальциевым и пероксидным механизмам принадлежит ведущая роль в этих нарушениях. Сердечная недостаточность и ослабление тонуса сосудов обусловливают общие нарушения кровообращения, которые значительно осложняют течение гипоксии, какой бы ни была первопричина.

Нарушение легочной вентиляции при гипоксии сопровождается изменением ритма дыхания, которое приобретает характер периодического дыхания Чейна-Стокса. При хронической гипоксии в результате застойных явлений в легких уголщается альвеолярно-капиллярная мембрана, ухудшается диффузия газов.

При всех видах хронической гипоксии снижается секреторная активность желудка, кишечника и поджелудочной железы . Наблюдается угнетение двигательной функции пищеварительного канала. В печени нарушаются система микросомального окисления, детоксикация эндогенных метаболитов и лекарственных средств, тормозятся синтетические процессы.

Начальная полиурия сменяется нарушением функций почек .

При тяжелом течении гипоксии снижается температура тела в результате ослабления обмена веществ и нарушения терморегуляции .

В корковом веществе надпочечников первичная активация их функций сменяется истощением.

Угнетается иммунологическая реактивность , нарушается система гемостаза .

Более глубокий анализ описанных выше изменений позволяет сделать вывод, что при гипоксии одни и те же механизмы, с одной стороны, являются патологическими, с другой - могут быть оценены как приспособительные. Так, торможение нервной системы относится к охранительным процессам (повышается концентрация ГАМК), поскольку ослабляет ее чувствительность к дальнейшему развитию кислородного голодания. Снижение температуры тела и обмена веществ может быть оценено так же. Даже периодическое дыхание Чейна-Стокса (периодическая задержка CO2 в период апноэ) является механизмом приспособления, поскольку таким образом поддерживается тонус дыхательного центра. Кроме того, определенный защитный эффект дают умеренный ацидоз и активация ПОЛ: первый угнетает активность фосфолипаз, усиливает в мембранах активность Са2+-АТФазы, активирует окисление сукцината, а продукты ПОЛ вначале повышают проницаемость мембран, облегчают работу мембранных белков. Повреждение и защита при гипоксии тесно связаны.

Чувствительность к гипоксии . В эволюции чувствительность к гипоксии усиливается и вместе с тем формируются более сложные приспособительные механизмы. Новорожденные (люди и животные) по сравнению со взрослыми особями более устойчивы к гипоксии благодаря наличию фетального гемоглобина и изоформ ферментов.

Гипоксия (Hypoxia) - это недостаточное содержание кислорода в тканях организма (кислородное голодание).

При развитии гипоксии происходит недостаточное снабжение тканей кислородом. Это ведет к недостатку энергии на клеточном уровне, их последующей гибели, органному некрозу и органной недостаточности. Гипоксия не только осложняет течение заболевания, но и определяет его исход.

Различают острое и хроническое кислородное голодание клеток. Острая гипоксия развивается при всех видах шока, кровопотерях, физических перегрузках. Хроническая гипоксия наблюдается при ряде патологических состояний: заболевания органов дыхания, сердечно-сосудистой системы, заболевания крови, печени, почек, эндокринной системы.

Необходимым условием жизнедеятельности любой биологической структуры является непрерывное потребление энергии. Эта энергия расходуется на пластические процессы, т.е. на сохранение и обновление элементов, входящих в состав данной структуры, и на обеспечение ее функциональной активности.

Все животные получают необходимую им энергию при катаболизме содержащихся в пище углеводов, жиров и белков. Однако клетки животных организмов не способны непосредственно использовать энергию питательных веществ. Последние должны предварительно пройти многочисленные превращения, совокупность которых называется биологическим окислением. В результате биологического окисления энергия питательных веществ переходит в легко утилизируемую форму фосфатных связей макроэргических соединений, среди которых ключевое место занимает АТФ. Основная часть макроэргов образуется в митохондриях, в которых происходит сопряженное с фосфорилированием окисление субстратов; следовательно, для нормального энергообеспечения жизненных процессов необходимо, чтобы в митохондрии поступало достаточное количество субстратов и кислорода, происходила эффективная их утилизация и непрерывно образовывались достаточные количества АТФ.

Если потребность в АТФ не удовлетворяется, возникает состояние энергетического дефицита, приводящее к закономерным метаболическим, функциональным и морфологическим нарушениям вплоть до гибели клеток. При этом возникают также разнообразные приспособительные и компенсаторные реакции. Совокупность всех этих процессов называется гипоксией.

Гипоксия встречается весьма часто и служит патогенетической основой или важным компонентом множества заболеваний. В зависимости от этиологии, степени, скорости развития и продолжительности гипоксического состояния, реактивности организма проявления гипоксии могут значительно варьировать, сохраняя, однако, основные существенные особенности. Таким образом, можно определить гипоксию как типовой патологический процесс, возникающий в результате недостаточности биологического окисления и обусловленной ею энергетической необеспеченности жизненных процессов.

Как бороться с гипоксией

Для уменьшения гипоксии пользуются фармакологическими средствами и методами, увеличивающими доставку в организм кислорода и улучшающими утилизацию организмом циркулирующего в нем кислорода, уменьшающие потребность в кислороде органов и тканей.

Фармакологические средства - это антигипоксанты и антиоксиданты. Эти лекарственные средства способствуют более «экономному» расходованию тканями кислорода, его лучшей утилизации и тем самым уменьшению гипоксии и повышению устойчивости организма к кислородной недостаточности.

Классификация гипоксических состояний

В зависимости от причин возникновения и механизмов развития различают гипоксию, обусловленную недостатком кислорода во вдыхаемом воздухе, недостаточным поступлением его в организм, недостаточным транспортом к клеткам и нарушением утилизации в митохондриях.

Соответственно выделяют следующие основные типы гипоксии:

1. Экзогенный:

  • Гипобарический;
  • Нормобарический.

2. Респираторный (дыхательный).

3. Циркуляторный (сердечно-сосудистый).

4. Гемический (кровяной).

5. Тканевый (первично-тканевый).

6. Перегрузочный (гипоксия нагрузки).

7. Субстратный.

8. Смешанный.

По критерию распространенности гипоксического состояния различают:

  • Местную гипоксию;
  • Общую гипоксию.

По скорости развития и длительности:

  • Молниеносную;
  • Острую;
  • Подострую;
  • Хроническую.

По степени тяжести:

  • Легкую;
  • Умеренную;
  • Тяжелую;
  • Критическую (смертельную) гипоксию.

Защитно-приспособительные реакции при гипоксии

Экстренная адаптация

При воздействии на организм факторов, вызывающих гипоксию, обычно быстро возникает ряд приспособительных реакций, направленных на ее предотвращение или устранение. Важное место среди экстренных приспособительных механизмов принадлежит системам транспорта кислорода.
Дыхательная система реагирует увеличением альвеолярной вентиляции за счет углубления, учащения дыхания и мобилизации резервных альвеол; одновременно усиливается легочный кровоток. Реакции гемодинамической системы выражаются увеличением общего объема циркулирующей крови за счет опорожнения кровяных депо, увеличения венозного возврата и ударного объема, тахикардии, а также перераспределением кровотока, направленным на преимущественное кровоснабжение мозга, сердца и других жизненно важных органов.

В системе крови проявляются резервные свойства гемоглобина, определяемые кривой взаимоперехода его окси- и дезоксиформ в зависимости от Ро2 в плазме крови, рН, Рсо2 и некоторых других физико-химических факторов, что обеспечивает достаточное насыщение крови кислородом в легких даже при значительном его дефиците и более полное отщепление кислорода в испытывающих гипоксию тканях. Кислородная емкость крови увеличивается также за счет усиленного вымывания эритроцитов из костного мозга.

Приспособительные механизмы на уровне систем утилизации кислорода проявляются в ограничении функциональной активности органов и тканей, непосредственно не участвующих в обеспечении биологического окисления, увеличении сопряженности окисления и фосфорилирования, усиления анаэробного синтеза АТФ за счет активации гликолиза.

Долговременная адаптация

Повторяющаяся гипоксия умеренной интенсивности способствует формированию состояния долговременной адаптации организма, в основе которой лежит повышение возможностей систем транспорта и утилизации кислорода: стойкое увеличение диффузионной поверхности легочных альвеол, более совершенная корреляция легочной вентиляции и кровотока, компенсаторная гипертрофия миокарда, увеличенное содержание гемоглобина в крови, а также увеличение количества митохондрий на единицу массы клетки.

Нарушения обмена веществ и физиологических функций при гипоксии

При недостаточности или истощении приспособительных механизмов возникают функциональные и структурные нарушения вплоть до гибели организма.

Метаболические изменения раньше всего наступают в энергетическом и углеводном обмене: уменьшается содержание в клетках АТФ при одновременном увеличении концентрации продуктов его гидролиза - АДФ, АМФ и неорганического фосфата; в некоторых тканях (особенно в головном мозге) еще раньше падает содержание креатинфосфата. Значительно активируется гликолиз, вследствие чего падает содержание гликогена и увеличивается концентрация пирувата и лактата; это способствует также общему замедлению окислительных процессов и затруднению энергозависимых процессов ресинтеза гликогена из молочной кислоты. Недостаточность окислительных процессов влечет за собой ряд других обменных сдвигов, нарастающих по мере углубления гипоксии: нарушается обмен липидов, белков, электролитов, нейромедиаторов; возникают метаболический ацидоз, отрицательный азотистый баланс. При дальнейшем усугублении гипоксии угнетается и гликолиз, усиливаются процессы деструкции и распада.

Нарушения функции нервной системы обычно начинаются в сфере высшей нервной деятельности (ВНД) и проявляются в расстройстве наиболее сложных аналитико-синтетических процессов. Нередко наблюдается своеобразная эйфория, теряется способность адекватно оценивать обстановку. При усугублении гипоксии возникают грубые нарушения ВНД вплоть до утраты способности к простому счету, помрачнения и полной потери сознания. Уже на ранних стадиях гипоксии наблюдается расстройство координации вначале сложных, а затем и простейших движений, переходящих в адинамию.

Нарушения кровообращения выражаются в тахикардии, ослаблении сократительной способности сердца, аритмиях вплоть до фибрилляции предсердий и желудочков. Артериальное давление вначале может повышаться, а затем прогрессивно падает вплоть до развития коллапса; возникают расстройства микроциркуляции. В системе дыхания после стадии активации возникают диспноэтические явления с различными нарушениями ритма и амплитуды дыхательных движений. После нередко наступающей кратковременной остановки появляется терминальное (агональное) дыхание в виде редких глубоких судорожных «вздохов», постепенно ослабевающих вплоть до полного прекращения. При особо быстро развивающейся (молниеносной) гипоксии большая часть клинических изменений отсутствует, так как очень быстро происходит полное прекращение жизненно важных функций и наступает клиническая смерть.

Хронические формы гипоксии, возникающие при длительной недостаточности кровообращения, дыхания, при болезнях крови и других состояниях, сопровождающихся стойкими нарушениями окислительных процессов в тканях, проявляется повышенной утомляемостью, одышкой, сердцебиением при небольшой физической нагрузке, общим дискомфортом, постепенно развивающимися дистрофическими изменениями в различных органах и тканях.

Профилактика и терапия гипоксических состояний

Профилактика и лечение гипоксии зависят от вызвавшей ее причины и должны быть направлены на ее устранение или ослабление. В качестве общих мер применяют вспомогательное или искусственное дыхание, дыхание кислородом под нормальным и повышенном давлением, электроимпульсную терапию нарушений сердечной деятельности, переливание крови, фармакологические средства. В последнее время получают распространение так называемые антиоксиданты - средства, направленные на подавление свободнорадикального окисления мембранных липидов, играющего существенную роль в гипоксическом повреждении тканей, и антигипоксаты, оказывающие непосредственное благоприятное действие на процессы биологического окисления.

Устойчивость к гипоксии может быть повышена специальными тренировками для работы в условиях высокогорья, в замкнутых помещениях и других специальных условиях.

В последнее время получены данные о перспективности использования для профилактики и терапии различных заболеваний, содержащих гипоксический компонент, тренировку дозированной гипоксией по определенным схемам и выработку долговременной адаптацией к ней.

Гипоксия плода

Причины

Гипоксия плода возникает в результате нарушения доставки кислорода к тканям и (или) его использования. Различают острую и хроническую гипоксию плода. Причины для этого самые разнообразные, они могут быть связаны с состоянием здоровья будущей мамы и каким-либо неблагополучием во время беременности и родов. Необходимо, планируя беременность, обследоваться и максимально снижать риск развития кислородной недостаточности плода.

Факторы, обуславливающие хроническую гипоксию плода:

Заболевания матери, ведущие к развитию у нее самой гипоксии (пороки сердца, сахарный диабет, анемия, бронхолегочная патология, интоксикации, в том числе инфекционные) и неблагоприятные условия труда (профессиональная вредность);
. осложнения беременности (и связанное с ними нарушение развития плаценты) и расстройство маточно-плацентарного кровообращения (поздний токсикоз, перенашивание, многоводие);
. заболевания плода (генерализованная внутриутробная инфекция, пороки развития).

Острая гипоксия плода возникает в результате:

Отслойки плаценты;
. прекращения тока крови по пуповине при ее пережатии; при обвитии пуповиной и в ряде других причин, связанных с внезапным нарушением кровообращения между матерью и плодом
Плод более устойчив к гипоксии по сравнению с взрослым человеком. Факторами, обеспечивающими адаптацию плода к гипоксии, являются увеличенная способность переносить кислород гемоглобином, а также повышенная способность тканей поглощать кислород из крови.

Последствия

При начинающейся гипоксии в организме плода активируются его компенсаторно-приспособительные механизмы. Последовательно происходят следующие процессы: увеличивается маточно-плацентарный кровоток, затем возрастает продукция гормонов, влияющих на обмен веществ в клетках, повышается сосудистый тонус и за счет этого кровь депонируется в печени - тем самым облегчается общий кровоток плода. Кровь перераспределяется, и преимущественно снабжаются ткани мозга, сердца, надпочечников и уменьшается кровоток в легких, почках, желудочно-кишечном тракте и кожных покровах плода. Соответственно при рождении ребенка, который испытывал данное состояние внутриутробно, можно ожидать нарушения функций данных органов - в виде преходящих нарушений дыхания, синдрома срыгиваний, задержки жидкости в организме.

При длительно сохраняющейся гипоксии плода или при дополнительном резком уменьшении поступления кислорода наступает следующий этап реакции плода, характеризующийся максимальным вовлечением биохимических функциональных резервов и появлением первых признаков истощения компенсаторно-приспособительных реакций. В тканях происходит переход на бескислородный тип дыхания, а затем и декомпенсация - наблюдается отхождение каловых масс в околоплодные воды, появляется брадикардия (замедление сердечного ритма) плода, изменяется мозговой кровоток - кровь перераспределяется с преимущественным снабжением подкорковых отделов. Если на данном этапе не произойдет родоразрешение, развивающиеся нарушения ведут к падению сосудистого тонуса, повышается проницаемость сосудистой стенки и возникает отек тканей - за счет выхода жидкости из сосудистого пространства. На данном этапе страдает уже мозг, и необратимо - погибают нервные ткани, а затем и сам плод.
Разновидностью гипоксии является асфиксия новорожденного (буквально - удушье) - патологическое состояние, связанное с нарушением механизмов адаптации при переходе от внутриутробного существования к внеутробному.

Асфиксии новорожденного в 75-80% случаев предшествует гипоксия плода, что определяет общность развития данных состояний. Помимо факторов, способствующих гипоксии, во время рождения относятся следующие: преждевременный разрыв плодных оболочек, неправильное положение плода, длительные, затянувшиеся роды, медикаментозное обезболивание.

Причиной асфиксии является невозможность ребенком сделать полноценный, глубокий первый вдох, что ведет к заполнению легких воздухом, повышается артериальное давление, развивается самостоятельный кровоток. А в результате гипоксии у ребенка сохраняется кровоснабжение, подобное внутриутробному, и, опять же, нарастает гипоксия и происходят необратимые изменения вплоть до гибели клеток. Такому ребенку необходима помощь - реанимация в родовом зале, и, в некоторых случаях, дальнейшая искусственная вентиляция легких для адаптации его к внеутробным условиям жизни.

Наличие гипоксии плода и новорожденного способствует развитию дисфункций как отдельных органов, так и систем, и, соответственно, чем тяжелее перенесенная гипоксия, тем грубее будут нарушения деятельности организма.

Диагностика и лечение

В современной медицине существует достаточно широкий выбор методов диагностики гипоксии, как у плода, так и у новорожденного. Выбор диагностического алгоритма осуществляют гинекологи, акушеры, а после рождения ребенка - врач-неонатолог, педиатр.

С помощью ультразвуковой диагностической аппаратуры можно определить скорость кровотока в сосудах плода, пуповины, маточной артерии и на основании полученных данных выявить ранние признаки нарушения кровообращения в системе мать - плацента - плод, и назначить необходимое лечение и определить дальнейшую тактику ведения беременности.

Лечение назначают в зависимости от того, к каким последствиям привела гипоксия. Если острая нехватка кислорода возникает во время родов, малышу оказывают реанимационную помощь, очищают дыхательные пути, стимулируют естественное дыхание, а в случае необходимости, делают искусственное дыхание. Затем малыша наблюдает невропатолог, который и назначает курс восстановительного лечения: лекарства, которые улучшают работу мозга, успокаивающие средства, массаж, лечебную физкультуру, физиотерапию. Детям постарше может потребоваться помощь логопеда и психолога.

Основное в процессе восстановления - динамическое врачебное наблюдение.

Источники информации:

  • m-i-v.ru - ветеринарная клиника МиВ;
  • bestreferat.ru - реферат;
  • tridevyatki.ru - словарь медицинских терминов 999;
  • eka-roditeli.ru - журнал для родителей.

© 2020 estry.ru
Портал о беременности