Уменьшение содержания гемоглобина в единице объёма крови - анемическая форма гипоксии
Уменьшение содержания гемоглобина в единице объёма крови и в целом в организме приводящее к гипоксии наблюдается при:
• существенном уменьшении числа эритроцитов;
• снижении концентрации гемоглобина (иногда до 40—60 г/л), т. е. при выраженных анемиях;
• подавление кроветворной функции костного мозга (например, вследствие уменьшения выработки эритропоэтина в случае развития почечной недостаточности);
• усиленном гемолизе эритроцитов.
Снижение концентрации гемоглобина всегда приводит к падению кислородной ёмкости крови. Хотя парциальное напряжение кислорода остается нормальным, абсолютное количество молекул кислорода в единице объёма крови уменьшается. Поскольку при анемии артериальная кровь отдаёт тканям такое же количество кислорода, как обычно, парциальное напряжение кислорода в венозной крови (РvО2)существенно падает.
Гемическая гипоксия может развиваться не только при уменьшении концентрации гемоглобина, но и при изменении его качественных характеристик.
Нарушения транспортных свойств гемоглобина – гемоглобинопатии Нарушения транспортных свойств гемоглобина обусловлены изменением его способности к оксигенации в крови капилляров альвеол и дезоксигенации в капиллярах тканей. Такого рода изменения - гемоглобинопатии могут быть наследуемыми или приобретёнными.
Наследуемые гемоглобинопатии.Причиной наследуемого снижения свойства гемоглобина транспортировать кислород к тканям чаще всего являются мутации генов, которые сопровождаются нарушением аминокислотного состава глобинов, и главным образом, в том участке, который примыкает к гему. Окисление таким образом измененного гемоглобина приводит к образованию метгемоглобина (МеtHb)1, чаще чем при окислении нормального гемоглобина.
1Образование метгемоглобина происходит непрерывно, в том числе в организме здорового человека. В норме в метгемоглобин превращается около 1% всего гемоглобина. Повышенному образованию метгемоглобина противостоят антиоксидантная система клеток, например, активность каталазы и глютатиона. Увеличение содержания метгемоглобина до 15г/n и более вызывает гемическую гипоксию и цианоз.
Данные гемоглобинопатии наследуются по доминантному типу. Существует множество наследственных гемоглобинопатий. Так, в каталоге наследственных болезней человека зарегистрировано около 700 аллелей глобинов. Кроме того, наследственные нарушения процессов деструкции метгемоглобина сопровождаются патологически высокими его концентрациями в крови, которые устойчивы к физиологическим механизмам разрушения и элиминации.
Приобретённые гемоглобинопатии.Причиной приобретённых гемоглобинопатий чаще всего является повышенное содержание в крови метгемоглобинообразователей, окиси углерода, нитроксигемоглобина. Метгемоглобинообразователи — группа веществ, обусловливающих переход иона железа из закисной формы (Fе2+) в окисную (Fе3+). Последняя форма обычно находится в связи с ОН—.. К метгемоглобинообразователям относятся нитраты, нитриты, хиноны, соединения хлорноватистой кислоты, некоторые лекарственные средства (сульфаниламиды, фенацетин, амидопирин, метиленовый синий), эндогенные перекисные соединения. В результате образуется метгемоглобин не способный к обратимому связыванию кислорода. Образование метгемоглобина — обратимый процесс. Устранение метгемоглобинообразователя из организма сопровождается переходом (в течение нескольких часов) железа гемоглобина в закисную форму. Участвующая в этом процессе молочная кислота дегидрируется в пировиноградную. Метгемоглобин не способен переносить кислород. В связи с этим кислородная ёмкость крови снижается. Учитывая, что метгемоглобин имеет тёмно-коричневую окраску, кровь и ткани организма также приобретают соответствующий оттенок.
Окись углерода(угарный газ, СО) обладает высоким сродством (в 240 раз больше по сравнению с кислородом) к гемоглобину. Окись углерода содержится в достаточно высокой концентрации в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, работающих на бензине или керосине; в продуктах горения бытового газа; в табачном дыму; вырабатывается при неполном сгорании древесного топлива; входит в состав многих газов, образующихся в литейном производстве; при обжиге кирпича; при получении ацетона, метанола, аммиака и ряда других веществ. Кроме того, окись углерода образуется в процессе метаболизма метиленхлорида – растворителя для смывания красок.
Если парциальное давление угарного газа во вдыхаемой газовой смеси составляет 1/240 парциального давления в ней кислорода, окись углерода блокирует соединение кислорода с гемоглобином в результате образования относительно стойкого соединения-карбоксигемоглобина (HbCO). Количество образующегося НbСО прямо пропорционально РаСО и обратно пропорционально РаО2 в воздухе. Выраженные нарушения жизнедеятельности организма развиваются при увеличении содержания НbСО в крови до 50% (от общей концентрации гемоглобина). Повышение его уровня до 70—75% приводит к выраженной гипоксемии и смерти. Токсический эффект угарного газа усиливается патологическим сдвигом кривой диссоциации оксигемоглобина влево, и кислород высвобождается только при низком РаО2. Поэтому при отравлении угарным газом тканевая гипоксия протекает тяжелее, чем при аналогичном снижении кислородной емкости крови вследствие анемии. Кроме того, окись углерода связывается с миоглобином, что также препятствует его соединению с кислородом, и с цитохромом-С-оксидазой в результате еще больше угнетается тканевое дыхание. Все это в комплексе приводит к гипоксии тканей, усилению анаэробного метаболизма и лактацидозу. Карбоксигемоглобин имеет ярко-красный цвет, но классическая вишнево-красная окраска кожи и слизистых при его избыточном образовании встречается редко; чаще наблюдается цианоз.
Если человек прекращает вдыхать окись углерода, карбоксигемоглобин диссоциирует и окись углерода удаляется через легкие. Период полувыведения (Т1/2) карбоксигемоглобина при дыхании атмосферным воздухом составляет 4-6 часов, при дыхании чистым кислородом – 40-80 минут, а при гипербарической оксигенации – 15-30 минут.
Другие соединения гемоглобина (например, нитроксигемоглобин), образующиеся под влиянием сильных окислителей, снижают транспортную способность гемоглобина и также вызывают развитие гемической гипоксии.
Роль изменений физико-химических свойств плазмы крови.Некоторые изменения физико-химических свойств плазмы крови (рН, осмотического давления, содержания 2,3-дифосфоглицерата и другие) снижают транспортные свойства гемоглобина и нарушают способность оксигемоглобина отдавать кислород тканям.