Механизмы обеспечивающие кислородтранспортную функцию крови, и их нарушения при гемической гипоксии (отравление окисью углерода, метгемоглобин образователями), генетические аномалии гемоглобина.

Важнейшую роль в системе транспорта кислорода (СТК) играет кислородтранспортная функция крови (КТФК), определяющая кислородсвязывающие свойства гемоглобина, а следовательно, механизм поступления О2 в ткани и величину тканевого рО2.

 

Кислородтранспортная функция крови направлена на снабжение органов и тканей кислородом в соответствии с их потребностями. СГК как свойство, определяющее способность молекулы гемоглобина оксигенироваться и деоксигенироваться, задает условия диффузии О2 и интенсивность энергетического обмена в тканях, определяя в конечном итоге величину тканевого рО2. С процессом оксигенации гемоглобина тесно связан эффект Бора, физиологический смысл которого заключен в прямой зависимости между сродства гемоглобина к О2 (СГК) и рН крови, так как кислотность среды изменяет константы диссоциации и конформацию a- и b-цепей гемоглобина, связывающих О2. При повышении рН СГК растет, при его снижении падает. Деоксигенацию венозной крови лимитирует СГК, так как гемоглобин является буфером, поддерживающим определенный уровень рvО2 и обеспечивающим оптимальное поступление О2 в ткани, предохраняя их от «гипероксического удара». Оставшийся в крови О2 поддерживает гемоглобин в функционально активной конформации, является резервом для компенсации регионарных потребностей энергообмена. Поэтому, несмотря на наличие в зоне повышенного его потребления, например в головном мозге, условий для полной десатурации оксигемоглобина (снижение рН, повышение pСО2, замедление кровотока), этой реакции не происходит. Кривая диссоциации оксигемоглобина показывает нелинейную зависимость насыщения гемоглобина кислородом от рО2. Таким образом, СГК является лимитирующим фактором потребления клетками О2 и интенсификации энергетического метаболизма в тканях.

 

Окись углерода (угарный газ, СО) в больших количествах содержится в промышленном дыму, выхлопных газах, табачном дыму, вырабатывается при неполном сгорании древесного топлива и природного газа. Кроме того, окись углерода образуется в процессе метаболизма метиленхлорида - растворителя для смывания красок.

 

Окись углерода быстро диффундирует из альвеолярного воздуха в кровь и связывается с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин. Сродство окиси углерода к гемоглобину в 210 раз выше, чем у кислорода. Соединяясь с окисью углерода, гемоглобин не только утрачивает способность связывать кислород, но и хуже отдает его тканям (кривая диссоциации оксигемоглобина сдвигается влево). Кроме того, окись углерода связывается с миоглобином, также препятствуя его соединению с кислородом, и с цитохром-с-оксидазой, угнетая тканевое дыхание. Все это приводит к гипоксии тканей, усилению анаэробного метаболизма и лактацидозу. Если человек прекращает вдыхать окись углерода, карбоксигемоглобин диссоциирует и окись углерода удаляется через легкие.

 

Т1/2 карбоксигемоглобина при дыхании атмосферным воздухом составляет 4-6 ч, при дыхании чистым кислородом - 40-80 мин, а при гипербарической оксигенации - 15-30 мин.

 

При отравлении метиленхлоридом карбоксигемоглобин находится в крови гораздо дольше.

 

Клиническая картина. Симптомы отравления окисью углерода - чувство нехватки воздуха, одышка, тахипноэ, головная боль, эмоциональная лабильность, спутанность сознания, нарушение логического мышления, нарушение координации движений и обмороки. Возможны тошнота, рвота и понос. В тяжелых случаях развиваются отек мозга, потеря сознания, кома, угнетение дыхания и отек легких. Проявления со стороны сердечно-сосудистой системы - стенокардия, нарушения ритма сердца, сердечная недостаточность, падение АД.

 

При коме в местах давления на кожу могут появляться пузыри. Миоглобинурия, обусловленная некрозом мышц, может приводить к почечной недостаточности. Классическая вишнево-красная окраска кожных покровов встречается редко; чаще наблюдается цианоз. Возможны дефекты полей зрения, ухудшение зрения вплоть до слепоты; при офтальмоскопии обнаруживают расширение вен сетчатки, отек диска зрительного нерва, атрофию зрительного нерва.

 

Характерен метаболический ацидоз; РаО2 не изменяется, но SaO2 снижено (этот показатель при отравлении окисью углерода надо измерять с помощью многоволновой спектрофотометрии, а не рассчитывать его по РаО2 и не пользоваться пульсоксиметром). РаСО2 может быть разным. Иногда повышается активность КФК и ЛДГ в сыворотке.

 

В случае кратковременного воздействия окиси углерода при содержании карбоксигемоглобина в крови, равном 15-20% (от общего содержания гемоглобина), развивается легкое отравление, 20-40% - умеренное, 40-50% - тяжелое, выше 60% - крайне тяжелое, часто со смертельным исходом. При длительном воздействии отравление развивается при более низком уровне карбоксигемоглобина в крови. Если отравление сопровождалось потерей сознания, то спустя 1-3 нед могут развиться психоневрологические нарушения - от незначительных изменений личности до таких грубых расстройств, как слепота, тугоухость, нарушение координации движений, паркинсонизм.

 

Диагностика. Для подтверждения диагноза определяют содержание карбоксигемоглобина в крови. Если измерить этот показатель невозможно, о нем судят по разнице между SaO2, рассчитанным по РаО2 и измеренным с помощью многоволновой спектрофотометрии.

 

ЛЕЧЕНИЕ. Прежде всего прекращают дальнейшее воздействие окиси углерода. Если пострадавший в сознании, то проводят ингаляцию кислорода со скоростью 10 л/мин через маску с нереверсивным клапаном, пока не исчезнут симптомы отравления, а содержание карбоксигемоглобина не упадет ниже 10%. Грудным детям и беременным ингаляцию кислорода продолжают еще несколько часов, поскольку гемоглобин F обладает высоким сродством к окиси углерода. Больным в коме, при выраженных неврологических расстройствах и нарушениях гемодинамики проводят интубацию трахеи и ИВЛ со 100% О2. При нарушениях ритма сердца и артериальной гипотонии проводят также обычную симптоматическую терапию. При потере сознания, коме и эпилептических припадках показана гипербарическая оксигенация. Она может оказаться необходимой и при менее тяжелых неврологических расстройствах и нарушениях гемодинамики, если они не проходят, несмотря на симптоматическую терапию и ингаляцию кислорода.

 

Метгемоглобин образуется при действии веществ, окисляющих двухвалентное железо гема до трехвалентного. Одновременно может происходить окисление глобина, который выпадает в осадок в виде телец Гейнца. Возможен гемолиз с появлением в крови характерных эритроцитов с полукруглым дефектом наружного края, как будто надкушенных.

 

К метгемоглобинобразователям относятся анилин и его производные, аминофенолы и аминофеноны, хлораты, дапсон, некоторые местные анестетики (например, бензокаин), нитриты и нитраты, нафталин, нитробензол и его производные, окиси азота, феназопиридин, примахин и сходные с ним противомалярийные средства и некоторые сульфаниламиды. Метгемоглобин не способен связывать кислород, и поэтому при его образовании возникает гемическая гипоксия. Кроме того, в присутствии метгемоглобина кривая диссоциации оксигемоглобина сдвигается влево, и в результате снижается отдача кислорода тканям.

 

Проявления метгемоглобинемии обусловлены гипоксией и усилением анаэробного метаболизма. Существует ряд механизмов, в норме не допускающих повышения содержания метгемоглобина выше 1% от общего содержания гемоглобина. Антиоксиданты (аскорбиновая кислота и серосодержащие вещества, например глутатион) препятствуют образованию метгемоглобина. Обратное превращение метгемоглобина в гемоглобин обеспечивают восстанавливающие ферменты: НАДН-метгемоглобинредуктаза (в норме восстанавливает 95% метгемоглобина) и НАДФН-метгемоглобинредуктаза. Метиленовый синий резко повышает активность последней. Поскольку коферментом для этого фермента служит НАДФН, при недостаточности Г-6-ФД метиленовый синий малоэффективен (и противопоказан).

 

Клиническая картина. Метгемоглобинемия выше 15% от общего содержания гемоглобина (что соответствует концентрации метгемоглобина 1,5 г%) проявляется только цианозом, иногда с серо-коричневым оттенком, не исчезающим при ингаляции кислорода. При содержании метгемоглобина, равном 20-30%, появляются утомляемость, головная боль, тахикардия, головокружения, слабость. Если же это содержание превышает 45%, то возникают одышка, брадикардия, ацидоз, судороги, нарушения ритма сердца, возможна кома. Метгемоглобинемия выше 70% быстро приводит к смерти.

 

При гемолизе возможны гиперкалиемия и почечная недостаточность.

 

Диагностика. Для подтверждения диагноза измеряют содержание метгемоглобина с помощью многоволновой спектрофотометрии. Если этот метод недоступен, то содержание метгемоглобина оценивают по разнице между SaO2, измеренным непосредственно и рассчитанным исходя из РаО2. Пульсоксиметрия может давать ложные результаты. При высокой метгемоглобинемии капля крови, помещенная на фильтровальную бумагу, имеет характерную шоколадную окраску. При пропускании через пробирку с кровью пузырьков кислорода цвет крови не меняется, но становится нор мальным при добавлении 10% цианистого калия. При токсикологическом исследовании крови и мочи можно выявить отравляющее вещество.

 

ЛЕЧЕНИЕ. Если после приема прошло немного времени, проводят мероприятия по удалению отравляющего вещества из ЖКТ. Поскольку большинство метгемоглобинобразователей метаболизируются в печени, форсированный диурез не показан; в то же время при некоторых отравлениях бывает эффективен гемодиализ. Проводят ингаляцию кислорода. Метиленовый синий показан при метгемоглобинемии выше 30% (иногда и при более низком содержании метгемоглобина, если у больного имеются сопутствующая анемия или сердечно-сосудистые заболевания). Цианоз сам по себе не служит показанием к назначению метиленового синего. Препарат вводят в/в в дозе 1-2 мг/кг в виде 1% раствора в течение 5 мин. Если в течение часа не наступило улучшение, препарат можно ввести еще раз. Концентрация метгемоглобина, равная 40 г/л, при введении метиленового синего должна снизиться вдвое за 1-2 ч. Пока отравляющее вещество остается в крови, образование метгемоглобина продолжается, и поэтому иногда метиленовый синий приходится вводить несколько раз. Побочные эффекты - боль в груди, одышка, беспокойство, тревожность, тремор. Возможно временное окрашивание кожи в синеватый цвет и мочи в синеватый цвет. В дозах выше 7 мг/кг метиленовый синий усиливает образование метгемоглобина. При недостаточности Г-6-ФД он противопоказан, так как может вызвать гемолиз. В этих случаях (а также при очень высоком содержании метгемоглобина и неэффективности метиленового синего) показано обменное переливание крови.

 

Для связывания кислорода с гемоглобином характерна кооперативность: после присоединения первой молекулы кислорода связывание последующих облегчается.

 

Гемоглобин является одним из основных белков, которыми питаются малярийные плазмодии — возбудители малярии, и в эндемичных по малярии районах земного шара весьма распространены наследственные аномалии строения гемоглобина, затрудняющие малярийным плазмодиям питание этим белком и проникновение в эритроцит. В частности, к таким имеющим эволюционно-приспособительное значение мутациям относится аномалия гемоглобина, приводящая к серповидно-клеточной анемии. Однако, к несчастью, эти аномалии (как и аномалии строения гемоглобина, не имеющие явно приспособительного значения) сопровождаются нарушением кислород-транспортирующей функции гемоглобина, снижением устойчивости эритроцитов к разрушению, анемией и другими негативными последствиями. Аномалии строения гемоглобина называются гемоглобинопатиями.

Гемоглобинопатия — наследственное или врождённое изменение или нарушение структуры белка гемоглобина, обычно приводящее к клинически или лабораторно наблюдаемым изменениям в его кислород-транспортирующей функции либо в строении и функции эритроцитов.

 

К наиболее часто встречающимся и известным гемоглобинопатиям относятся серповидно-клеточная анемия, бета-талассемия, персистенция фетального гемоглобина.

 

Гемоглобинопатии классифицируются на качественные и количественные. Качественные обусловлены заменой аминокислот в полипептидных цепях. Замена аминокислоты глутамина 6 на валин в β-цепи приводит к образованию аномального гемоглобина S, что лежит в основе развития серповидно-клеточной анемии. Аномальных гемоглобинов более 300, но не все аномалии проявляются. Первые аномальные гемоглобины назывались буквами латинского алфавита (М, С, Д, S и др.). Но, так как аномальных гемоглобинов много, их названия включают места открытия (Boston, Москва, Волга и др.) или названия госпиталей. Количественные гемоглобинопатии связаны со скоростью синтеза α- или β-полипептидных цепей глобина. Угнетение скорости синтеза α-цепи приводит к развитию α-талассемии, угнетение синтеза β-цепи лежит в основе заболевания β-талассемии. Гемоглобинопатии — наследственные заболевания. Диагностика гемоглобинопатий основывается, кроме клинических данных, на обязательном специальном исследовании электрофорезе гемоглобина. Это исследование проводится не только для больного, но и для ближайших родственников. Данные электрофореза гемоглобина позволяют поставить диагноз талассемии. Для альфа-талассемии характерно обнаружение гемоглобинов-гомотетрамеров Нв-Н и Нв-Bart.Для бета-талассемии характерно повышенное содержание гемоглобина Α2.