Обмін речовин при гіпоксії

Гемічна гіпоксія

Основа цієї гіпоксії – зменшення кисневої ємкості крові. Можливі два варіанти – анемічний і токсичний.

При анемічній формі зменшується загальна кількість циркулюючого гемоглобіну – внаслідок крововтрати, гемолізу еритроцитів у кров’яному руслі або пригнічення кровотворної функції кісткового мозку.

Токсична форма виникає в разі отруєння гемічними отрутами. Загальний вміст гемоглобіну в крові залишається при цьому нормальним, зате зменшується вміст функціонально активного гемоглобіну. Частина гемоглобіну перетворюється на такі сполуки, які не спроможні виконувати кисеньтранспортуючу функцію.

Найчастіше гемоглобін зв’язується чадним газом (оксидом вуглецю, СО). Ця сполука називається карбоксигемоглобіном. Вона у 300 разів стабільніша, ніж оксигемоглобін (рис. 25), гіпоксія виникає навіть при незначних концентраціях СО в повітрі. Гемоглобін виключається з транспортної функції, зменшується киснева ємкість, настає гіпоксія.

Відомий ще один тип токсичної гемічної гіпоксії, який виникає на грунті метгемоглобінемії. Двовалентне залізо гема у цьому випадку перетворюється у тривалентне, яке не може приєднувати і транспортувати кисень.

Циркуляторна гіпоксія

Це такий вид гіпоксії, який зумовлений зниженням швидкості кровотоку, тобто сповільненням доставки кисню до тканин. Вона виникає або внаслідок сповільнення загального кровотоку при серцевій чи судинній недостатності, або внаслідок місцевих розладів кровопостачання. Чистої циркуляторної гіпоксії практично не буває. Вона спостерігається лише як локальне явище при ішемії окремих органів. Якщо розлади кровообігу захоплюють велике чи мале коло, то до циркуляторної гіпоксії обов’язково приєднуються інші форми.

У випадках чистої циркуляторної гіпоксії головні дихальні показники крові не змінені. Киснева ємкість крові нормальна, напруження кисню в артеріальній крові нормальне, оксигенація гемоглобіну – також. Гіпоксія виникає тому, що зменшується об’єм кисню, який транспортується до тканин за одиницю часу..

До циркуляторної гіпоксії може привести не тільки абсолютна, але й відносна недостатність кровообігу. Під відносною недостатністю розуміють таку ситуацію, коли споживання кисню перевищує максимально можливу доставку його до тканин. За приклад можна взяти серцевий м’яз. В умовах симпатичної гіперактивності адреналін через -адренорецептори кардіоміоцитів стимулює роботу міокарда і підвищує споживання ним кисню. Водночас адреналін (знову ж таки через -адренорецептори) розширює коронарні судини. Проте навіть максимально можливе зростання коронарного кровотоку всерівно відставатиме від збільшеної потреби в кисні. Виникне гіпоксія, яку також відносять до циркуляторного типу.

Гістотоксична гіпоксія

В основі цього виду гіпоксії лежить нездатність тканин утилізувати кисень, тому головним показником її буде низька артеріо-венозна різниця. Ні вміст кисню в крові, ні доставка його до тканин не порушені, але за одиницю часу тканини використовують його менше, ніж необхідно для забезпечення енергетичних потреб. Причина цього явища полягає у зниженні активності дихальних ферментів.

Перелічені чотири види гіпоксій рідко бувають ізольованими. На практиці частіше спостерігається поєднання двох або більше видів гіпоксій. Такі комбінації називають змішаними гіпоксіями.

Обмін речовин при гіпоксії

Гіпоксія – не тільки дуже поширений, але й грізний патологічний процес. Нерідко саме він визначає життя хворого в екстремальних умовах. В основі пошкоджуючої дії гіпоксії на організм лежить зменшення АТФ у клітинах. В мозку та серці дуже швидко зменшується вміст іншої макроергічної сполуки – креатинфосфату. Запаси АТФ у клітинах практично відсутні. Під час гіпоксії синтез АТФ в процесі біологічного окислення відстає від розпаду АТФ в процесі життєдіяльності клітини.

Зменшення макроергічних сполук у клітинах приводить до порушення всіх форм обміну речовин, пошкодження ультраструктур і функцій клітин.

Найважливіші зміни вуглеводного обміну такі:

1. Посилення анаеробного гліколізу. В нормі АТФ і креатинфосфат пригнічують ферменти гліколізу. При гіпоксії кількість їх зменшується, тому активність ферментів гліколізу зростає. Крім того, активаторами цих ферментів є продукти розщеплення АТФ і креатинфосфату, яких в умовах гіпоксії нагромаджується багато.

2. Виснаження запасів глікогену в печінці. Це результат активації симпато-адреналової системи.

3. Нагромадження піровиноградної і молочної кислот у клітинах. Причини: активація гліколізу, зниження утилізації лактату в циклі трикарбонових кислот, ослаблення ресинтезу глікогену з молочної кислоти.

4. Метаболічний ацидоз внаслідок нагромадження органічних кислот.

Порушення білкового обміну проявляється такими змінами:

1. Пригнічення синтезу і одночасне прискорення розпаду білків (катаболізм переважає над анаболізмом). Причина – активація лізосомних протеаз і нуклеаз під впливом ацидозу.

2. Збільшення вмісту залишкового азоту в крові. Це прояв загального збільшення азотовмісних сполук у крові в результаті розпаду білків.

3. Нагромадження аміаку. Аміак сам може порушувати біологічне окислення. Він зв’язує компоненти циклу трикарбонових кислот, наприклад -кетоглютарову кислоту. Цикл Кребса гальмується, продукція АТФ зменшується. Це особливо небезпечно для головного мозку.

Жировий обмін при гіпоксії характеризується такими особливостями:

1. Інтенсивний розпад жирів у депо і сповільнений синтез їх.

2. Нагромадження жирних кислот у тканинах. Це приводить до зв’язування внутрішньоклітинних іонів, сприяє роз’єднанню процесів окислення і акумуляції енергії у вигляді АТФ, поглиблює енергетичний дефіцит.

3. Нагромадження кетокислот у крові, тому що вони не окислюються у циклі Кребса. Кетокислоти поглиблюють ацидоз.

При гіпоксії порушується також водно-електролітний обмін. Важливим моментом є зниження активності Na⁺, К⁺-залежної АТФази, яка утримує калій в клітині, а натрій – поза клітиною. В умовах гіпоксії клітини втрачають калій. Натрій, навпаки, входить у клітини. Виникає внутрішньоклітинний набряк.