Этиология и патогенез основных типов гипоксий: гипоксического, гипероксического, респираторного, циркуляторного, гемического, тканевого, смешанного генеза.

· По этиологии (В зависимости от причин и механизма развития различают следующие виды гипоксии):

Патогенез. Экзогенные гипоксии возникают при изменениях содер­жания во вдыхаемом воздухе кислорода и (или) общего бароме­трического давления, сказывающихся на системе обеспечения кислородом.

Гипобарическая форма гипоксической гипоксии развивается при понижении парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе в условиях разреженной атмосферы. Имеет место при подъеме в горы (горная болезнь) или при по­летах на летательных аппаратах (высотная болезнь, болезнь лет­чиков). Основными факторами, вызывающими при этом патоло­гические сдвиги, являются: 1) понижение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе (гипоксия); 2) пони­жение атмосферного давления (декомпрессия или дизбаризм).

Нормобарическая форма возникает в тех случаях, когда об­щее барометрическое давление нормальное, но парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе понижено. Возни­кает главным образом в производственных условиях (работа в шахтах, неполадках в системе кислородного обеспечения ка­бины летательного аппарата, на подводных лодках, имеет ме­сто также при нахождении в помещениях малого объема в слу­чае большой скученности людей).

Гипербарическая гипероксическая гипоксия возникает в условиях избытка кислорода («голод среди изобилия»). «Лиш­ний» кислород не потребляется в энергетических и пластиче­ских целях; угнетает процессы биологического окисления; по­давляет тканевое дыхание; является источником свободных радикалов, стимулирующих перекисное окисление липидов; вызывает накопление токсических продуктов, а также повреж­дение легочного эпителия, некардиогенный отек легких, сни­жение потребления кислорода и в конечном счете нарушение обмена веществ, возникновение судорог, коматозное состояние (осложнения при гипербарической оксигенации).

Нормобарическая гипероксическая гипоксия развивается как осложнение при кислородной терапии, если длительно ис­пользуются высокие концентрации кислорода, особенно у по­жилых людей, поскольку у них с возрастом падает активность антиоксидантной системы.

Основные звенья патогенеза эндогенных гипоксий:

Дыхательная гипоксия развивается в результате недо­статочности газообмена в легких в связи с альвеолярной гиповентиляцией, нарушением вентиляционно-перфузионных от­ношений, затруднением диффузии кислорода (болезни легких, трахеи, бронхов, нарушение функции дыхательного центра; пневмо-, гидро-, гемоторакс; воспаление, эмфизема легких, саркоидоз, асбестоз легких; механические препятствия для по­ступления воздуха; локальное запустевание сосудов легких, врожденные пороки сердца).

Циркуляторная (сердечно-сосудистая) гипоксия воз­никает при нарушениях кровообращения, приводящих к недо­статочному кровоснабжению органов и тканей. Важнейшим показателем и патогенетической основой ее развития является уменьшение минутного объема крови. Причинами могут быть расстройства сердечной деятельности (инфаркт, кардиоскле­роз, перегрузка сердца, нарушения электролитного баланса, нейрогуморальной регуляции функции сердца, тампонада сердца, облитерация полости перикарда); гиповолемии (мас­сивная кровопотеря, уменьшение притока венозной крови к сердцу); нарушения сосудистого тонуса, микроциркуляции, повышение вязкости крови и др.

Кровяная (гемическая) гипоксия развивается при уменьшении кислородной емкости крови. Причины: анемия, гидремия; нарушение способности гемоглобина связывать, транспортировать и отдавать тканям кислород, качественные изменения гемоглобина: образование карбоксигемоглобина (отравление оксидом углерода), метгемоглобинобразование (действие нитратов, нитритов, мышьяковистого водорода, не­которых токсинов, ряда лекарственных веществ - фенацетина, антипирина и др.), генетически обусловленные аномалии ге­моглобина (серповидноклеточная анемия, талассемия).

Тканевая гипоксия бывает первичной и вторичной.

К первичной тканевой (целлюлярной) гипоксии относят со­стояния, при которых имеет место первичное поражение аппа­рата клеточного дыхания. Основными патогенетическими фак­торами являются: снижение активности дыхательных ферментов (цитохромоксидазы при отравлении цианидами), дегидрогеназ (действие больших доз алкоголя, уретана, эфира), снижение синтеза дыхательных ферментов (недостаток рибофлавина, ни­котиновой кислоты); активация процессов перекисного окисле­ния липидов, ведущая к дестабилизации и декомпозиции мем­бран митохондрий и лизосом (ионизирующее излучение, дефицит естественных антиоксидантов - рутина, аскорбиновой кислоты, глютатиона, каталазы и др.); разобщение процессов биологического окисления и фосфорилирования, при котором потребление кислорода тканями может возрастать, но значи­тельная часть энергии рассеивается в виде тепла и, несмотря на высокую интенсивность функционирования дыхательной цепи, ресинтез макроергических соединений не покрывает потребно­сти тканей; в результате возникает относительная недостаточ­ность биологического окисления и ткани оказываются в состоя­нии гипоксии.

Вторичная тканевая гипоксия может развиться при всех других видах гипоксии.

Перегрузочная гипоксия возникает при напряженной деятельности органа или ткани, когда функциональные резер­вы систем транспорта и утилизации кислорода при отсутствии в них патологических изменений оказываются недостаточны­ми для обеспечения резко увеличенной потребности в кисло­роде. Так, чрезмерная мышечная работа вызывает гипоксию скелетных мышц, перераспределение кровотока, гипоксию других тканей, развитие общей гипоксии. При перегрузке серд­ца развивается относительная коронарная недостаточность, локальная гипоксия сердца, вторичная общая циркуляторная гипоксия.

Субстратная гипоксия развивается в тех случаях, ког­да при адекватной доставке кислорода к органам и тканям, нормальном состоянии мембран и ферментных систем возни­кает первичный дефицит субстратов, приводящий к наруше­нию всех звеньев биологического окисления. В большинстве случаев такая гипоксия обусловлена дефицитом в клетках глю­козы (например, при расстройствах углеводного обмена - са­харный диабет и др.) или других субстратов (жирных кислот в миокарде), а также тяжелым голоданием.

Смешанная гипоксия - сочетание различных типов ги­поксии. Гипоксия любого типа, достигнув определенной сте­пени, неизбежно вызывает нарушения функции различных ор­ганов и систем, участвующих в обеспечении доставки к ним кислорода и его утилизации. Сочетание различных типов ги­поксии возможно, в частности, при шоке, отравлении боевыми отравляющими веществами, заболеваниях сердца, коматозных состояниях и др.

Схема: Смешанная — любая тяжелая/длительная гипоксия приобретает тканевой компонент (гипоксия → ацидоз → блокада гликолиза → отсутствие субстрата для окисления → блокада окисления → тканевая гипоксия).

Минимальное напряжение кислорода, при котором еще мо­жет осуществляться тканевое дыхание, называется критическим. Для артериальной крови оно соответствует 27-33 мм рт. ст., для венозной - 19 мм рт. ст. (табл. 11).

Патогенез гипоксии.

В общем случае гипоксию можно определить как несоответствие энергопродукции энергетическим потребностям клетки. Основное звено патогенеза — нарушение окислительного фосфорилирования в митохондриях, имеющее 2 последствия:

1. Нарушение образования АТФ → энергодефицит → нарушение энергозависимых процессов, а именно:

· сокращения — контрактура всех сократимых структур,

· синтеза — белков, липидов, нуклеиновых кислот,

· активного транспорта — потеря потенциала покоя, поступление в клетку ионов кальция и воды.

2. Накопление молочной кислоты и кислот цикла Кребса → ацидоз, вызывающий:

· блокаду гликолиза, единственного пути получения АТФ без кислорода;

· повышение проницаемости плазматической мембраны;

· активацию лизосомальных ферментов в цитоплазме с последующим аутолизом клетки.

Патогенез гипоксии. Первые признаки кислородного голодания возникают со стороны высшей нервной деятельности. Они связаны с нару­шениями процессов внутреннего торможения. Наблюдаются расстройства сложных аналитико-синтетических функций, возбуждение ЦНС, эйфория, напоминающая легкое алкоголь­ное опьянение; появляется ощущение самодовольства и соб­ственной силы, человек становится веселым, поет или кричит; могут быть эмоциональные расстройства; затем развиваются расстройства почерка, пропуски букв, притупление и потеря самокритики, способности реально оценивать события; могут совершаться необдуманные поступки. Через некоторое время первоначальное возбуждение сменяется депрессией, угрюмостью, сварливостью, даже драчливостью или опасны­ми приступами раздражительности.

Уже на ранних стадиях отмечаются расстройства координа­ции движений (вначале сложных, а затем и простых). Даже умеренная гипоксия сопровождается замедлением принятия решений в сложных ситуациях и удлинением скрытого перио­да реакции, что наряду с расстройством координации может стать причиной аварий и несчастных случаев в производствен­ных условиях.

С нарастанием острой гипоксии вслед за активацией про­цесса дыхания нарушаются ритм и равномерность амплитуды дыхательных движений; редкие, короткие дыхательные экс­курсии постепенно ослабевают до полного прекращения дыха­ния. Возникает тахикардия, усиливающаяся параллельно с ос­лаблением деятельности сердца, затем появляются нитевидный пульс, фибрилляция предсердий и желудочков. Постепенно снижается систолическое давление. Нарушаются пищеварение и функция почек. Снижается температура тела. Возможны су­дороги, потеря сознания, непроизвольное мочеиспускание, де­фекация.

Универсальным (хотя и неспецифическим) признаком гипоксических состояний, гипоксического повреждения клеток и тканей служит повышение пассивной проницаемости биологи­ческих мембран, их дезорганизация. Это ведет к выходу фер­ментов в межтканевую жидкость и кровь, вызывая тем самым нарушения обмена веществ и вторичную гипоксическую аль­терацию тканей.

Изменения в углеводном и энергетическом обмене приво­дят к дефициту макроергов, уменьшению содержания АТФ в клетках, усилению процесса гликолиза, снижению содержания гликогена в печени, угнетению процессов его ресинтеза. В ре­зультате в организме повышается содержание молочной и дру­гих органических кислот, в крови - массивные количества недоокисленных продуктов распада. Развивается метаболический ацидоз. Недостаточность окислительных процессов приводит к нарушению обмена липидов и белков. Кроме того, снижается концентрация в крови основных аминокислот, возрастает со­держание в тканях аммиака, возникает отрицательный азоти­стый баланс, развивается гиперкетонемия, резко активизиру­ются процессы перекисного окисления липидов. Вследствие нарушения обменных процессов возникают структурно-функ­циональные изменения, повреждаются клетки, а в последую­щем развивается гипоксический и свободнорадикальный не­кробиоз, гибнут клетки, в первую очередь нейроны. Описанные изменения характерны для острой и подострой гипоксии.

При молниеносной гипоксии, развивающейся, в частности, при вдыхании азота, метана, гелия без кислорода, синильной кислоты высокой концентрации большая часть клинических изменений отсутствует, так как очень быстро происходит фи­брилляция и остановка сердца, полное прекращение жизненно важных функций организма.

При длительной недостаточности кровообращения, дыха­ния, болезнях крови, возникает хроническая некомпенсиро­ванная гипоксия, характеризующаяся стойким нарушением окислительных процессов в тканях, общим дискомфортом, по­нижением работоспособности, одышкой, болями в сердце, го­ловными болями, головокружением. В различных органах раз­виваются морфологические изменения: обратимые (жировое перерождение в поперечно-полосатых мышцах, миокарде, гепатоцитах) или необратимые (очаговые кровоизлияния во вну­тренние органы и головной мозг, дегенеративные изменения в ЦНС и др.).