Адаптивная реакция при гипоксии

Лекция 5

Гипоксия

Гипоксия – это ТПП, характеризующийся нарушением достатка кислорода к тканям, либо нарушением его утилизации. Кислород необходим для биол. окисления.

Биологическое окисление – совокупность всех ОВ реакций в организме.

Биологическое значение:

1. Энергетические (получение АТФ)

Тканевое дыхание – процесс извлечения энергии в форме АТФ при контролируемом восстановлении молекулярного кислорода до воды за счет субстрата. АТФ необходима для энергозависимых процессов в организме (электрогенная, механическая, химическая, энергозависимые катионные насосы)

2. Неэнергетические

- преобразование пищевых продуктов в структурно-функциональные элементы ткани

- метаболизм ксенобиотиков – обезвреживание чужеродных веществ

- для киллинга в фагоцитах

- перекисное окисление липидов - процесс крайне необходимый для поддержания структуры мембран клеток)

Основные параметры, характеризующие кислородный режим организма:

1. Доставка кислорода к тканям ( в норме 520-720 мл/мин*м²)

2. Индекс потребления кислорода (110-160 мл/мин*м²)

3. Коэффициент утилизации кислорода (33-35%)

Показатели газового состава крови:

1. Содержание кислорода в процентах:

В артериальном русле - 16-21%

В венозном русле - 14-17%

2. Парциальное давление в мм рт. ст.:

В артериальном русле - 80-100

В венозном русле - 33-53

3. Сатурация гемоглобина (процент насыщения кислородом гемоглобина):

В артериальном русле - 95-98%

В венозном русле - 68-77%

4. Артериовенозная разница по кислороду - 50мл/л

5. Содержание лактата:

Цельная кровь – 0,3-1,3ммоль/л

Все системы принимающие участие в транспорте кислорода создают градиент давления, т.е. поступление кислорода через мембрану идет по градиенту давления.

Парциальное давление кислорода:

- в окружающей среде – 150 мм рт. ст.

- в альвеолах - 100-106

- в артериальной крови – 80-100

- в ткани - 20-45

- в клетке - 8-10

- в митохондриях - 8-10.

Классификация гипоксии:

По распространенности:

1. Общая 2 Местная

По скорости развития:

1. Острая 2 Подострая 3 Хроническая

По степени тяжести:

1. Легкая 2 Умеренная 3 Тяжелая 4 Критическая

По механизму развития:

1. Экзогенная (снижение парциального давления кислорода в окружающей атмосфере):

А) гипобарическая

Б) нормобарическая

В) гипербарическая

2. Эндогенная (нарушение функции той или иной системы, связанной с транспортом кислорода):

А) Респираторная (нарушение процессов перфузии, диффузии; утолщение альвеол капиллярной мембраны)

Б) Циркуляторная (нарушение функции системы кровообращения)

- общая - местная

В) Гемическая(резкое уменьшение количества гемоглобина либо его инактивация)

- образование метгемоглобина

- образование карбоксигемоглобина

- сдвиг кривой диссоциации (влево – улучшается насыщение гемоглобина кислородом в легких, но нарушается в тканях(гипотермия, алкалоз, гипокапния, снижение содержания 23дифосфоглицерата; вправо – улучшаются процессы дыхания в тканях(ацидоз, гипертермия, гиперкапния)

Г) Тканевая

Доставка в норме, но нарушается утилизация кислорода в тканях в результате нарушения деятельности митохондриальных комплексов белков-переносчиков.

Инактивирующие вещества:

Первый комплекс – ротенон, барбитураты, метиловый и этиловый алкоголь.

Второй комплекс – малат и оксалоацетат.

Третий комплекс – цинк

Четвертый комплекс – азиды.

Характеристика газового состава при различных видах гипоксии:

1. Экзогенная

Кислородная емкость в норме, все показатели, характеризующие газ состав в артериальном и венозном русле снижены; артериовенозная разница в норме

2. Респираторная

Те же изменения, что при экзогенной

3. Циркуляторная

Все показатели артериального русла в норме; венозного русла – снижены; артериовенозная разница увеличена

4. Гемическая

При анемиях: содержание кислорода снижено, сатурация в норме, парциальное давление в норме.

При инактивации: % содержание кислорода снижено, парциальное давление в норме, сатурация снижена.

5. Тканевая

Все показатели артериального русла в норме; венозного русла – увеличены; артериовенозная разница снижена.

Общий патогенез гипоксии

При снижении парциального давления кислорода в митохондриях нарушается образование энергии в клетке, снижается концентрация АТФ и повышается АДФ. Это приводит к комплексу изменений дыхательных ферментов.

1. Стадия компенсации

        - происходит кратковременная активация ферментов 1го комплекса и затем глубокое угнетение, одновременно происходит активация 2го комплекса (сукцинат-зависимых ферментов). Одновременно происходит активация фосфофруктокиназы и активируются процессы гликолиза.

2.   Стадия декомпенсации

         - активация глюкозы приводит к накоплению в клетках пировиноградной кислоты. Эквиваленты с ПВК должны поступать на НАД, а ее концентрация резко уменьшается и увеличивается концентрация НАДН₂ . ПВК восстанавливается до молочной кислоты и возникает внутриклеточный ацидоз, который оказывает ингибирующее действие на фосфофруктокиназу и гликолиз прекращается.

  3. Терминальная стадия

        - из строя выходят третий и четвертый комплекс, в клетках прекращается энергообразование и развивается тяжелый энергодефицит. При снижении АТФ на 10-20% резко снижается функция всех энергозависимых процессов, в первую очередь происходит выключение специфической функции клетки. При снижении АТФ на 30% нарушается функция энергозависимых катионных насосов, в первую очередь калий-натриевого насоса (накопление ионов натрия в клетке, воды), кальциевого насоса (накопление кальция в клетке). Развивающийся ионный дисбаланс приводит к нарушению мембранного потенциала клетки, что приводит к нарушению коммуникации между клетками. Накопление кальция приводит к активации липаз, ферментов протеолиза, нарушаются процессы сборки микротрубочек, разрушается цитоскелет, в конечном итоге клетка гибнет.

Адаптивная реакция при гипоксии

Выделяют 2 группы:

1. Срочная, возникающая с первых минут

А) Развитие стресса (активация симпато-адреналовой системы)

- как результат стресса-повышение глюкокортикоидов, активирующих дыхательные ферменты, стабилизирующие клеточные мембраны и уменьшающих продукцию тироксина и гормонов щитовидной железы – снижение уровня основного обмена – снижение потребности в кислороде.

Глюкокортикоиды поддерживают активацию стресс-лимитирующих систем.

Б) Аппарат внешнего дыхания

- увеличение легочной вентиляции

- мобилизация резервных альвеол

Все реакции запускаются с хеморецепторов каротидной и синоатриальной зоны.

В) Сердечно-сосудистая система

- увеличение сердечного выброса вследствие симпато-адреналовой системы

- выброс крови из депо

Г) система крови

- выброс крови из депо

- увеличение содержания 2,3дифосфоглицерата в эритроцитах

Д) Ткани

- активация 2го комплекса

- усиление активности фермнтов, обеспечивающих сопряжение окисления и фосфорилирования

2. Долговременные

Развиваются под влиянием нуклеарного фактора – гипоксиеиндуцированный фактор. Под его влиянием происходит гипертрофия миокарда, дыхательной мускулатуры, усиливается биосинтез митохондрий в тканях, стимулируется синтез ангиогенеза.

В конечном итоге происходит увеличение митохондрий, активируется ферментная система митохондрий, способная работать при низких содержаниях парциального кислорода. Ангиогенез улучшает диффузию кислорода.

В почках при хронической гипоксии происходит усиленный синтез эритропоэтинов – стимуляция эритропоэза.

Принципы коррекции:

1. Необходимо восстановить ту систему, из-за нарушения функции которой произошла гипоксия.

2. Коррекция ферментов дыхательных комплексов.

1ый комплекс – производные хинолов, никотинамид.

2ой – сукцинатсодержащие соединения (мексидол), антиоксиданты, блокаторы кальциевых каналов.

3ий и 4ый – коэнзим Q и цит. С. Так как невозможно определить, функция какого комплекса заблокирована, применяют комплексные препараты – энергостин.