Класифікація гіпоксичних станів

• У залежності від причин виникнення і механізмів розвитку розрізняють гіпоксію: 1. Екзогенну (гіпобаричну, нормобаричну). 2. Респіраторну (дихальну). 3. Циркуляційну (серцево-судинну). 4. Гемічну (кров'яну). 5. Тканинну. 6.Перевантажувальну (гіпоксія навантаження). 7. Субстратну. 8. Змішану.

• За поширеністю розрізняють: а) місцеву і б) загальну гіпоксію.

• За швидкістю розвитку і тривалістю: а) блискавичну, б) гостру, в)підгостру, г) хронічну гіпоксію.

• За ступенем важкості: а) легку, б) помірну, в) важку, г) критичну(смертельну) гіпоксію.

І) Екзогенний тип гіпоксії (гіпоксична гіпоксія) - виникає внаслідок зменшення парціального тиску кисню у повітрі.

□ Гіпобарична гіпоксія обумовлюється загальним зниженням барометричного тиску і спостерігається: а) при підйомі в гори чи б) перебуванні в негерметизованих літальних апаратах без індивідуальних кисневих систем ("гірська" і "висотна" хвороби).

• При підйомі в гори з врахуванням ознак гіпоксії, що розвивається виділяють наступні зони:

I. Нейтральна зона (висота до 2000 м над рівнем моря). Функції організму не страждають.

II. Зона повної компенсації (висота від 2000 до 4000 м над рівнем моря). Відзначається: а) збільшення частоти пульсу і дихання, б) підвищення артеріального тиску. Поряд з цим: а) зменшується фізична і розумова працездатність, б) розвивається ейфорія, в) порушується тонка координація рухів, г) послабляється увага.

III. Зона неповної компенсації (висота від 4000 до 6000 м над рівнем моря). Розвиваються важкі, але зворотні зміни: а) тахікардія змінюється брадикардією, б) падає артеріальний тиск, дихання стає частим і поверхневим, іноді розвивається дихання Чейна-Стокса, в) характерні сонливість, млявість, нудота.

IV. Критична зона (понад 7000 м над рівнем моря). Розвиваються незворотні зміни і смерть: а) артеріальний тиск падає до 0, б) пульс стає ниткоподібним, в) з'являється термінальне дихання, г) людина непритомніє, д) розвиваються судоми і настає смерть.

Висотна хвороба - гостра чи блискавична форма гіпоксичної гіпоксії, яка виникає під час висотних польотів у літальних апаратах з кабінами відкритого типу чи при порушенні герметичності кабін закритого типу.

Помітні порушення відзначаються при рО2 порядку 100 мм рт.ст. (що відповідає висоті близько 3500 м); при рО2 рівному 50-55 мм рт.ст. (8000-8500 м), виникають важкі розлади, не сумісні з життям. Спеціально гіпобаричну гіпоксію викликають шляхом дозованого відкачування повітря із барокамер, у яких перебувають випробувані люди чи експериментальні тварини.

□ Нормобарична гіпоксія розвивається при нормальному загальному барометричному тиску, але зниженому парціальному тиску кисню у повітрі: а)при перебуванні в замкнутих приміщеннях малого об'єму, б) роботах у шахтах, колодязях, в) при несправностях систем забезпечення киснем у спеціальних захисних костюмах, у кабінах літальних апаратів, підводних човнах, а також при деяких несправностях наркозно-дихальної апаратури.

• Патогенетичною основоюекзогенного типу гіпоксії у всіх випадках єартеріальна гіпоксемія, тобто зменшення тиску кисню в артеріальній крові, що приводить до: а) недостатнього насичення гемоглобіну киснем і б) зниження його загального вмісту в крові.

Додатковий негативний вплив на організм може здійснювати гіпокапнія, яка нерідко розвивається при екзогенній гіпоксії в результаті компенсаторної гіпервентиляції легень і приводить до погіршення кровопостачання мозку,серця, порушення електролітного балансу і виникнення алкалозу.

2) Респіраторний (дихальний) тип гіпоксії - виникає в результаті: а)недостатності газообміну в легенях у зв'язку з альвеолярною гіповентиляцією, б) порушеннями вентиляційно-перфузійних відносин, в) надлишковим поза- і внутрішньолегеневим шунтуванням венозної крові, г) утруднення дифузії кисню в легенях.

• Патогенетичною основою респіраторної гіпоксії, як і екзогенної, єартеріальна гіпоксемія, яка у більшості випадків поєднується з гіперкапнією.

3) Циркуляційний (серцево-судинний) тип гіпоксії - кисневе голодування, причиною якого є: а) розлади загальної гемодинаміки чи б) порушення місцевого кровообігу.

В основі порушень системного кровообігу можуть лежати недостатність серця або недостатність судин (шок, колапс).

До місцевої гіпоксії приводять ішемія, тромбоз, емболія, стаз, венозна гіперемія.

У залежності від механізмів розвитку деякі автори виділяють 2 форми циркуляційної гіпоксії: а) ішемічну і б) застійну.

4) Гемічний (кров'яний) тип гіпоксії - виникає: а) в результатізменшення ефективної кисневої ємності крові при анеміях, гідремії і б) при порушенні здатності гемоглобіну зв'язувати, транспортувати і віддавати тканинам кисень

□ Види анемій Вам відомі.

□ Гідремія чи гемоделюція спостерігається: а) у постгеморагічному періоді, б)при вливанні значних об'ємів фізіологічного розчину, різних кровозамінників, в) при інших формах гіпергідратації (надмірне вживання рідини).

□ Порушення транспортних властивостей крові, що до кисню, розвиваються при якісних змінах гемоглобіну, які відмічаються кривою дисоціації оксигемоглобіну, яка відображає залежність: а) між тиском кисню в артеріальній крові і б) насиченням гемоглобіну киснем.

- При зрушенні кривої влівогемоглобінлегше приєднує кисеньу капілярахлегень, але гірше віддає його тканинам, відбувається при: а) зниженні температури тіла; б) алкалозі; в) гіпокапнії; г) отруєннях оксидом вуглецю; е)появі спадково обумовлених патологічних форм гемоглобіну, які не віддають кисень тканинам.

- При зрушенні кривої вправогемоглобін гірше приєднує кисень у капілярах легень, але краще віддає його тканинам, відбувається при: а) підвищенні температури тіла; б) ацидозі; в) гіперкапнії.

Вплив ацидозу і гіперкапнії на дисоціацію оксигемоглобіну відомий як ефект Бора. З ним пов'язане захисно-компенсаторне значення ефекту Бора при кисневому голодуванні.

Найбільше часто така форма гемічної гіпоксії спостерігається: а) при отруєнніокисом вуглецю (чадним газом), що приводить до утвореннякарбоксигемоглобіну, б) при отруєні метгемоглобіноутворювачами, в) при деяких вроджених аномаліях гемоглобіну, г) при порушеннях фізико-хімічних властивостей внутрішнього середовища організму, які впливають на процеси його оксигенації в капілярах легень і дезоксигенації в тканинах.

- Окис вуглецю (СО) має надзвичайно високу спорідненість до гемоглобіну(вона є в 300 разів вищою від спорідненості Нb до кисню) і утворює з нимпозбавлений здатності транспортувати і віддавати кисень комплекс яскраво-червоного кольору карбоксигемоглобін (НbСО).

При вмісті СО у повітрі порядку 0,005 % - до 30 % гемоглобіну перетворюється в НbСО; при 0,01 % СО - утвориться близько 70 % НbСО, що є смертельним.

Інтоксикація окисом вуглецю можлива в різних умовах: а) металургійних цехах, б) на коксохімічних, цегельних і цементних заводах, в) різних хімічних виробництвах, г) у гаражах та на міських магістралях з інтенсивним автотранспортним рухом, д) отруєння окисом вуглецю в житлових приміщеннях при несправності газових чи пічних пристосувань, е) при пожежах.

При усуненні СО із повітря яке вдихається відбуваються повільна дисоціація НbСО і відновлення нормального гемоглобіну.

- Метгемоглобін - met-Hb (пофарбований у темно-коричневий колір)відрізняється від нормального Hb тим, що залізо гема перебуває в ньому не увигляді Fe2+, а окислено до Fe3+. Таким чином, met-Hb являє собою "істинно"окислену форму Hb, причому до додаткової валентності заліза в якості лігандазвичайно приєднується ОН-група. До транспорту кисню met-Hb нездатний.

Невеликі, "фізіологічні" кількості метгемоглобіну постійно утворюються в організмі під впливом активних форм кисню.

Патологічна метгемоглобінемія виникає під впливом великої групи речовин, так званих метгемоглобіноутворювачів: а) нітратів і нітритів, б) окислів азоту, в) похідних аніліну, бензолу, г) деяких токсинів інфекційного походження, д) ряду лікарських речовин (фенацетину, амідопирину, сульфаніламідів), е) ендогенних перекисів та інших активних радикалів.

- Крім НbСО і met-Hb, при різних інтоксикаціях можливе утворення інших сполук Hb, які погано переносять O2: а) нітрокси-Нb, б) карбіламін-Нb і ін.

- Погіршення O2-транспортних властивостей Hb може бути обумовленоспадковими дефектами будови його молекули. Такі патологічні форми Hbможуть володіти як зниженою, так і підвищеною спорідненістю до О2, що супроводжується утрудненням приєднання О2 у легенях чи його віддачі в тканинах.

- Значне погіршення переносу і віддачі кров'ю О2 настає при змінах фізичних властивостей еритроцитів, їх значній агрегації і "сладжах".

4) Тканинний тип гіпоксії - розвивається внаслідок: а) порушенняпоступлення кисню у тканини і здатностіпоглинати його клітинами тканин,б) пригнічення біологічного окислення; в) роз'єднання процесів окислення і фосфорилювання.

□ Порушення поступлення кисню у тканини.

Такий процес здійснюється відповідно до закону Фіка:

m=kS(P1-P2):L,

де m - кількість газу який дифундує (дифузійний потік); k - коефіцієнт дифузії; S - загальна площа поверхні, через яку здійснюється дифузія; (Р1 – Р2) - різниця між тиском O2 у капілярах і клітинах; L - відстань дифузії.

Звідси, причинами порушення дифузії кисню у тканини можуть бути: а)зменшення коефіцієнта дифузії кисню (при відкладеннях у тканині ліпідів, гіаліну, амілоїду, солей кальцію); б) зменшення загальної площі поверхні кровоносних капілярів; в) зменшення тиску кисню в капілярах; г) збільшення тиску кисню в клітинах; д) збільшення дифузійної відстані (наприклад, при набряку).

□ Основними ферментами, які приймають участь у процесах тканинного дихання є залізофлафопротеїни: а) сукциндегідрогеназа, б) НАДФ-дегідро-геназа, в) ацил-КоА-дегідрогеназа, г) цитохромоксидаза, д) проліноксидаза.

□ Утилізація О2 тканинами може затруднюватися в результаті порушення функції вищезгаданих ферментів: а) впливу на них різних інгібіторів, б)несприятливих змін фізико-хімічних параметрів внутрішнього середовища, в)порушення синтезу ферментів і г) дезинтеграцї мембранних структур клітини.

Пригнічення ферментів здійснюється 3 основними шляхами:

1) специфічне зв'язування активних центрів ферменту: а) зв'язування тривалентного заліза фрментів іоном ціану (CN-) при отруєнні ціанідами; б) пригнічення іонами сульфіду, деякими антибіотиками;

2) зв'язування функціональних груп білкової частини молекули ферменту(іони важких металів, алкілуючі агенти);

3) конкурентне гальмування шляхом блокади активного центра ферментів "псевдосубстратами" (пригнічення сукцинатдегідрогенази малоновою і іншими дикарбоновими кислотами).

Відхилення фізико-хімічних параметрів внутрішнього середовища організму (рН, температура, концентрація електролітів і ін.), які виникають при різноманітних захворюваннях і патологічних процесах, можуть істотно знижувати активність ферментів біологічного окислення.

Порушення синтезу ферментів може виникати: а) при дефіциті специфічних компонентів, необхідних для їх утворення: вітамінів В1 (тіамін), В3 (РР, нікотинова кислота) і ін., б) при кахексії різного походження й інших патологічних станах, які супроводжуються грубими порушеннями білкового обміну.

Дезінтеграція біологічних мембран є одним з найважливіших факторів, які приводять до порушення утилізації О2. Така дезінтеграція може обумовлюватися численними патогенними впливами, які викликають ушкодження клітини: а)високою і низкою температурою, б) екзогенними отрутами й ендогенними продуктами порушеного метаболізму, в) інфекційно-токсичними агентами, г)проникаючою радіацією, д) вільними радикалами й ін.

□ Гіпоксія роз'єднання являє собою своєрідний варіант тканинного типу гіпоксії, що виникає при різко вираженому зменшенні поєднання процесівокислення і фосфорилювання в дихальному ланцюгу. Споживання тканинами О2 при цьому звичайно зростає, однак значне збільшення частки енергії, яка розсіюється у вигляді тепла, приводить до енергетичного "знецінюванню" тканинного дихання і його відносної недостатності. Роз'єднувальними властивостями володіють багато речовин екзо- і ендогенного походження: а)надлишок іонів Н+ і Са2+, а) вільні жирні кислоти, в) адреналін, г) тироксин і трийодтиронін, д) деякі лікарські речовини (дикумарин, граміцидин і ін.), е)мікробні токсини і ряд інших агентів.

Газовий склад крові в типових випадках тканинної гіпоксії характеризується нормальними параметрами кисню в артеріальній крові (РаО2, SaО2, VaО2), значним їх підвищенням у венозній крові і відповідному зменшенні артеріовенозної різниці за киснем.

6) Перевантажувальний тип гіпоксії ("гіпоксія навантаження") виникає принадмірно напруженій діяльності якого-небудь органа чи тканини, коли функціональні резерви систем транспорту й утилізації кисню і субстратів навіть без наявності в цих системах патологічних змін виявляються недостатніми для забезпечення різко збільшеної потреби. Практичне значення ця форма гіпоксіїмає при важких навантаженнях на м'язові органи: скелетні м'язи і міокард. При надмірному навантаженні на серце виникають: а) відносна коронарна недостатність, б) локальна гіпоксія серця і в) вторинна загальна циркуляційна гіпоксія. При надмірній м'язовій роботі поряд з гіпоксією самих скелетних м'язіввиникають конкурентні відносини в розподілі кровотоку, які приводять до ішемії інших тканин і розвитку розповсюдженої гіпоксії.

Для гіпоксії навантаження характерні значний кисневий борг, венозна гіпоксемія і гіперкапнія.

7) Субстратний тип гіпоксії

У нормальних умовах запас субстратів (вуглеводів, жирних кислот) в організмі досить великий і набагато перевершує резерви О2. Однак у деяких випадках при нормальній доставці О2, нормальному стані мембран і ферментних систем виникає первинний дефіцит субстратів, що приводить до порушення роботи усіх взаємозалежних ланок біологічного окислення.

Практично в більшості випадків така гіпоксія пов'язана із дефіцитом у клітинах глюкози. Так, припинення надходження глюкози в головний мозок уже через 5-8 хв. (тобто через такий же термін, як після припинення доставки О2)веде до загибелі найбільш чутливих до гіпоксії нервових клітин.

Вуглеводне голодування і гіпоксія інсулінозалежних тканин виникають при деяких формах цукрового діабету й інших розладах вуглеводного обміну.

Подібна форма гіпоксії може розвитися і при дефіциті деяких інших субстратів (наприклад, жирних кислот у міокарді; при загальному важкому голодуванні й ін.).

8) Змішаний тип гіпоксії - спостерігається найбільше часто і являє собоюпоєднання двох і більше основних її типів.

□ У деяких випадках гіпоксичний фактор сам по собі негативно впливає на декілька ланок: наприклад, транспорт й утилізацію О2. Так,барбітуратипригнічують окисні процеси в клітинах і одночасно гальмують дихальний центр, викликаючи легеневу гіповентиляцію.

□ Аналогічні стани виникають при одночасній дії на організм декількох різних за місцем впливу гіпоксичних факторів.

□ Часто первинно виникла гіпоксія будь-якого типу, досягши визначеного ступеня, викликає порушення діяльності інших органів і систем, які беруть участь у забезпеченні біологічного окислення. Практично будь-яка важка гіпоксія носить змішаний характер.

• Характеристика гіпоксичних станів у залежності від поширеності, швидкості розвитку, тривалості і ступенем важкості

• Розрізняють: а) місцеву і б) загальну гіпоксію.

□ Місцева гіпоксія найчастіше пов'язана із локальними порушеннями кровопостачання;

□ При загальній гіпоксії будь-якого типу вона носить розповсюджений характер, але різні органи і тканини уражаються в неоднаковому ступені в зв'язку з дуже значними розходженнями їх стійкості до гіпоксії: а) кістки, хрящі, сухожилля зберігають нормальну структуру і життєздатність протягом багатьох годин при повному припиненні постачання киснем; б) скелетні м'язи -близько 2 годин; в) міокард – 20-40 хв.; г) нирки, печінка - приблизно стільки ж.

Найбільш чутливою до гіпоксії є нервова система і особливо головний мозок. У корі головного мозку ознаки ушкодження виявляються вже через 2,5-3 хв., а через 6-8 хв. настає масова загибель коркових клітин.

• За швидкістю розвитку і тривалістюгіпоксії точних об'єктивних критеріїв для її розмежування поки не існує.

□ Однак у повсякденній клінічній практиці розрізняють наступні її види: а)блискавична гіпоксія, яка розвивається до важкого чи навіть смертельного ступеня за секунди чи декілька десятків секунд; б) гостра гіпоксія - протягом декількох хвилин чи десятків хвилин; в) підгостра гіпоксія - протягом декількох годин чи десятків годин; г) хронічна гіпоксія розвивається і продовжується тижнями, місяцями і роками.

• За важкістю градація гіпоксичних станів проводиться за окремимиклінічними і лабораторними ознаками, що характеризують: а) порушення тієї чи іншої фізіологічної системи чи б) зрушення параметрів внутрішнього середовища.

□ Найбільш часто в якості критеріїв використовуються: а) неврологічна симптоматика, б) стан кровообігу і дихання, в) біохімічні параметри, такі якКОС, вміст пірувату і лактату і їх співвідношення, ізоферменти лактатдегідрогенази.