Гипоксия ГИПОКСИЯ
В нормальных условиях эффективное биологическое окисление является основным источником богатых энергией фосфатных соединений -АТФ. У человека продолжительность жизни одной молекулы АТФ составляет менее 1 минуты. Человеческий организм синтезирует около 40 кг АТФ в день, но при этом вся она практически тут же тратится, и запаса АТФ в организме практически не создаётся. Для нормальной жизнедеятельности необходимо постоянно синтезировать новые молекулы АТФ. Вот почему без поступления кислорода живой организм может прожить максимум несколько минут.
1. 2. 3. • Энергия макроэргических связей АТФ идет на 3 основных процесса: работу насосов (натрий-калиевого, кальциевого и других активных транспортов); синтетические процессы в клетке (прежде всего белка, и др. орг. в. ); сократительную деятельность клеток и ее составных частей (цитоскелет), конечно, не только мышечных. Лейкоциты - таксис, фагоцитоз; тромбоциты. Энергия, рассеивающаяся в виде тепла. 37 - оптимум для действия ферментов, для других белков – рецепторных, гемоглобина. Три участника биоокисления: субстрат (глюкоза и жирные кислоты пр. всего), кислород и катализатор-фермент (белковая и безбелковая часть – витамины).
• Физиологические механизмы биоокисления: 1. Диффузия газов в легких. 2. Транспорт газов кровью: • оксигемоглобин (Hb. O 2) • карбогемоглобин (Hb. СO 2) ● Кислородная ёмкость крови (КЕК) – количество кислорода, которое может раствориться в крови при нормальном атмосферном давлении =190 мл О 2 в 1 л крови. ● Ра. О 2 в артер. крови = 75 -100 мм рт. ст. ● Ра. О 2 в вен. крови = 40 мм рт. ст.
3. Диффузия газов в тканях. 4. Кривая диссоциации Hb. O 2 (Баркрофт): Сдвиг влево - увеличение сродства Hb и O 2. Лучше образуется, но хуже отдает O 2 в ткани → алкалоз, ↓ температуры. • Сдвиг вправо - снижение сродства Hb и O 2. Хуже образуется, но лучше отдает O 2 в ткани→ ацидоз, ↑ температуры.
Гипоксия (кислородное голодание) – типический патологический процесс, развивающийся в результате недостаточного снабжения тканей кислородом или нарушения использования его тканями.
Основной критерий гипоксии – энергетический дефицит в клетке: АТФ.
Нарушение метаболических процессов в клетках. • Развитие энергетического дефицита (АТФ). • Развитие ацидоза вследствие накопления недоокисленных продуктов обмена. • Снижение активности мембранных ионных насосов приводит к нарушению ионного баланса внутри клетки. • Увеличение внутриклеточного Nа , Са 2+ → • набухание митохондрий → стимуляция гликолиза (АДФ и неорганического фосфата) → уменьшение гликогена → подавление синтеза и усиление распада белков → деструкция митохондрий → внутриклеточного сетчатого аппарата → разрушение мембран лизосом → выход гидролитических ферментов → аутолиз и полный распад клетки.
● Метаболические сдвиги в клетках и тканях приводят к нарушениям функций органов и систем организма. ● Чувствительность клеток различных органов и тканей к гипоксии неодинакова. ● При возникновении генерализованной гипоксии, независимо от причины и механизма ее развития, нарушения в первую очередь возникают в нейронах коры головного мозга. ● Закономерны вначале функциональные, а затем органические нарушения.
Нервная система ● Нарушаются сложные аналитикосинтетические процессы в сфере ВНД (интегративная функция, мыслительные процессы) ● Возникает эйфория, двигательное возбуждение. ● Затем наступает угнетение функции коры больших полушарий: вялость, сонливость, головная боль, головокружение, клонические и тонические судороги. ● При углублении гипоксии наблюдается потеря сознания и гипоксическая кома
Нарушения почерка при нарастании высотной гипоксии (по И. Р. Петрову) 6 500 м 6000 м 5000 м земля 12
Этиопатогенетическая классификация гипоксии Экзогенная гипоксическая гипоксия: – нормобарическая – гипобарическая гипероксическая Эндогенная – дыхательная (респираторная) – гемическая анемическая вследствие инактивации Нb циркуляторная (сердечнососудистая) ишемическая застойная тканевая нагрузки смешанная
Экзогенная нормобарическая гипоксия. развивается при длительном нахождении в замкнутых помещениях, шахтах, колодцах, при неадекватной ИВЛ и т. д. При этом во вдыхаемом воздухе снижается ↓ Ра. O 2 и ↑ Ра. СO 2. ● Развивается гипоксемия и гиперкапния, газовый ацидоз.
Экзогенная гипобарическая гипоксия. Развивается при подъеме в горы на высоту более 3500 м. развивается при уменьшении барометрического давления O 2 (высотная и горная болезнь) или при снижении парциального давления O 2 во вдыхаемом воздухе ● Развивается артериальная гипоксемия ( Ра. О 2) → это вызывает активацию дыхательного центра и гипервентиляцию. Следствием гипервентиляции являются гипокапния ( Ра. СО 2) и газовый алкалоз, нарушению баланса электролитов во внутренней среде организма и повышению потребления тканями O 2.
Циркуляторная гипоксия. • гипоксия сердечно-сосудистая (ишемическая) возникает при нарушениях кровообращения, приводящих к недостаточному кровоснабжению органов и тканей при массивной кровопотере, обезвоживании организма, падении сердечно-сосудистой деятельности. • гипоксия сосудистого (застойная) происхождения развивается при чрезмерном увеличении емкости сосудистого русла вследствие рефлекторных и центрогенных нарушений вазомоторной регуляции недостаточности глюкокортикоидов, при повышении вязкости крови и наличии других факторов, препятствующих нормальному продвижению крови через капиллярную сеть. • Для газового состава крови характерно нормальное Ра. О 2 и содержание (Sa. О 2) кислорода в артериальной крови, ↓Ра. О 2 и О 2 в венозной => высокая артерио-венозная разница по О 2, ацидоз.
Гемическая гипоксия возникает вследствие снижения кислородной емкости крови анемическая образование карбоксигемоглобина (Нb. СО) образование метгемоглобина (Met. Hb) ●аномалии Hb ↓ Нb в ед. объема крови стойкое соединение Нb с окисью углерода Met. Hb гемоглобин содержит трехвалентное железо Анемия Гидремия отравления угарным газом (СО) отравление сильными окислителями: нитриты, нитраты, сульфаниламиды, нестероидные противовоспалительные ср-ва и т. д.
Гемическая гипоксия, газовый состав крови: характерно: сочетание пониженного ↓Ра. О 2 в артериальной крови с пониженным содержанием в тяжелых случаях до 4 -5 об%. При образовании COHb и Met. Hb насыщение оставшегося Hb и диссоциация Hb. О 2 в тканях могут быть затруднены, и поэтому напряжение О 2 в тканях и венозной крови оказывается значительно пониженным при одновременном уменьшении артериовенозной разницы по кислороду.
Тканевая гипоксия (гистотоксическая)нарушение в системе утилизации кислорода как результат: 1. снижения активности дыхательных ферментов (цитохромоксидаза - конечный фермент дыхательной цепи - при отравлении цианидами блокируется). 2. снижения синтеза дыхательных ферментов при авитаминозах. Дефицит рибофлавина и никотиновой кислоты (входят в состав флавиновых ферментов и в состав НАД зависимых дегидрогеназ)→ • Снижается эффективность биологического окисления. • Энергия рассеивается в виде свободного тепла. • Снижается ресинтез макроэргических соединений. В тканевой гипоксии особую роль играет 3. активация свободнорадикального перикисного окисления (СПОЛ), при котором органические вещества подвергаются неферментативному окислению молекулярным кислородом. Происходит дестабилизация мембран митохондрий и лизосом. Причины: радиация, гипероксия, дефицит естественных антиоксидантов (токоферола, рутина, убихинона, аскорбиновой кислоты, холестерина, серотонина…).
Тканевая гипоксия, газовый состав крови: При этом напряжение, насыщение и содержание O 2 в артериальной крови может до определенного момента быть нормальными, а в венозной крови значительно превышают нормальные величины. Уменьшение артерио-венозной разницы по O 2 характерно для нарушения тканевого дыхания.
Гипероксическая гипоксия (в авиации, при кислородотерапии) Различают 2 формы кислородного отравления легочную и судорожную. Патогенез легочной формы связывают с исчезновением "опорной" функции инертного газа, токсическим действием O 2 на эндотелий сосудов легких, повышающим их проницаемость, вымыванием сурфактанта → спадение альвеол и развитие ателектаза и отека легких. Судорожная форма связана с резким возбуждением всех отделов ЦНС, особенно ствола мозга + нарушение тканевого дыхания.
Смешанный тип гипоксии. наблюдается весьма часто и представляет сочетание 2 -х или более основных типов гипоксии. Часто гипоксический фактор сам по себе влияет на несколько звеньев физиологических систем транспорта и утилизации O 2: • Пример: угарный газ активно вступает в связь с 2 -х валентным железом Hb, в повышенных концентрациях оказывает непосредственное токсическое действие на клетки, ингибируя цитохромэнзимную систему; • Пример: барбитураты подавляют окислительные процессы в тканях и одновременно угнетают ДЦ, вызывая гиповентиляцию.
Приспособительные и компенсаторные реакции. При воздействии факторов, вызывающих гипоксию, сразу же включаются реакции, направленные на сохранение гомеостаза. Различают реакции, направленные на приспособление к относительно кратковременной острой гипоксии (возникают немедленно, срочно) и реакции, обеспечивающие приспособление к менее выраженной, но длительно существующей или повторяющейся гипоксии (долговременные).
Срочные механизмы компенсации к гипоксии. • Увеличение легочной вентиляции, увеличение легочного капиллярного кровотока и их соответствие другу. • Усиление кровообращения (увеличение числа сокращений и УОС, централизация кровотока, повышение системного АД). • Повышения количества эритроцитов и гемоглобина (перераспределительный эритроцитоз, увеличение кислородной ёмкости крови, увеличение диссоциации Hb. O 2 в право, т. к. ацидоз). • Усиление анаэробного гликолиза, усиление активности дыхательных ферментов.
Аварийная гиперфункция дыхания и кровообращения требует повышенного потребления О 2, поэтому данные реакции могут лишь на короткое время обеспечить относительную адаптацию организма к дефициту кислорода.
Долгосрочные механизмы компенсации формируются при активации генетического аппарата клеток в системах кислородообеспечения при продолжительной умеренной или повторяющейся гипоксии. Развиваются явления гипертрофии и гиперплазии в органах и тканях, ответственных за транспорт кислорода:
●Явления гипертрофии и гиперплазии (мышцы, альвеолы, миокард, нейроны ДЦ). ●Усиление мощности адренергической регуляции сердца. ●Ангиогенез. Увеличение количества функционирующих капилляров и их гипертрофия в миокарде и легких, дыхательных мышцах (увеличение диаметра и длины). ●Изменения в системе утилизации кислорода. ●Увеличение количества дыхательных ферментов. ●Митохондриопоэз. Увеличение количества митохондрий и их мощности. ●Усиление синтеза оксимиоглобина и ферментов гликолиза.
Реакции системы дыхания на гипоксию - это увеличение альвеолярной вентиляции за счет углубления и учащения дыхательных экскурсий и мобилизации резервных альвеол. Увеличение вентиляции сопровождается усилением легочного кровотока. Компенсаторная гипервентиляция может вызвать гипокапнию, которая в свою очередь компенсируется обменом ионов между плазмой и эритроцитами, усиленным выведением бикарбонатов и основных фосфатов с мочой.
Реакции системы кровообращения: выражаются тахикардией, увеличением ОЦК за счет опорожнения кровяных депо, увеличения венозного притока, УОС и МОС, скорости кровотока и перераспределения крови в пользу мозга и сердца. При адаптации к длительной гипоксии может происходить образование новых капилляров. В связи с гиперфункцией сердца и изменениями нейро-эндокринной регуляции может наступить гипертрофия миокарда, имеющая компенсаторно-приспособительный характер.
Реакции системы крови проявляются повышением КЕК за счет усиленного вымывания эритроцитов из костного мозга и активации эритропоэза за счет усиленного образования эритропоэтических факторов. Большое значение имеют свойства Hb связывать почти нормальное количество O 2 даже при значительном снижении парциального давления O 2 в альвеолярном воздухе и в крови легочных капилляров. Вместе с тем Hb способен отдавать большее количество O 2 даже при умеренном снижении p. O 2 в тканевой жидкости. Усилению диссоциации O 2 Hb способствует ацидоз.
Тканевые приспособительные механизмы ●ограничение функциональной активности органов и тканей, непосредственно не участвующих в обеспечении транспорта O 2; ● увеличение сопряженности окисления и фосфорилирования, усиление анаэробного синтеза АТФ за счет активации гликолиза; ● увеличивается синтез глюкокортикоидов, которые стабилизируют мембраны лизосом, активируют ферментные системы дыхательной цепи; ● увеличивается количество митохондрий на единицу массы клетки.
Хронические формы гипоксии проявляются: повышенной утомляемостью; одышкой; тахикардией; постепенно развивающимися дистрофическими изменениями в различных органах и тканях.
Принципы диагностики. • • Диагностика основывается на: признаках поражения головного мозга и динамике неврологических расстройств, данных исследования гемодинамики (АД, ЭКГ, сердечный выброс), газообмена, определения O 2 во вдыхаемом воздухе, содержания газов в альвеолах, диффузии газов через мембрану альвеол; определение транспорта O 2 с кровью; определение Ра. O 2 в крови и тканях, определение КЩР, буферных свойств крови, биохимических показателей (молочная и пировиноградная кислота, сахар и мочевина крови).
Терапия и профилактика. • В связи с тем, что в клинической практике обычно встречаются смешанные формы гипоксии, лечение ее должно быть комплексным, и связанным с причиной гипоксии в каждом конкретном случае. • Во всех случаях гипоксии - дыхательной, кровяной, циркуляторной универсальным приемом является гипербарическая оксигенация. Необходимо разорвать порочные круги при ишемиях, сердечной недостаточности. Так при давлении 3 атмосферы в плазме растворяется достаточное количество O 2 (6 объемных %) даже без участия эритроцитов, в ряде случаев бывает необходимо добавить 3 -7 % CO 2 для стимуляции ДЦ, расширения сосудов мозга и сердца, предотвращения гипокапнии.
При циркуляторной гипоксии: назначают сердечные и антигипертензионные средства, переливание крови. При гемическом типе: ● переливают кровь или эритромассу, стимулируют гемопоэз, применяют искусственные переносчики O 2 - субстраты перфоуглеводов (перфторан - "голубая кровь"), ● удаление продуктов метаболизма - гемосорбция, плазмофорез, ● борьба с осмотическим отеком - растворы с осмотическими веществами, ● при ишемии - антиоксиданты, стабилизаторы мембран, стероидные гормоны, ● введение субстратов, заменяющих функцию цитохромов - метиленовая синь, витамин С, ● повышение энергетического снабжения тканей глюкоза.
Горная болезнь возникает у большинства людей на высоте более 3500 м над уровнем моря. Этиология: Снижение Ра. О 2 атмосферного воздуха до 100 мм. рт. ст. (в норме Ра. О 2 атм. возд. 160 мм. рт. ст. ).
Патогенез Снижение Ра. О 2 атмосферного воздуха ↓ Снижение Ра. О 2 в крови ↓ Раздражение хеморецепторов дуги аорты и каротидного синуса ↓ Гипервентиляция ↓ Повышенное выделение СО 2 из организма ↓ Гипокапния Расширение мозговых сосудов Нарушение (головная боль). коронарного кровообращения.
Отличие острой горной болезни от высотной Острая горная болезнь Высотная болезнь • Появляется через 6 -12 часов • Появляется сразу после подъема на высоту быстрого подъема на 4000 м и больше высоту 6000 м • Действие пониженного РО 2 в атмосферном воздухе + • Действие только комплекса факторов: Т, пониженного РО 2 в влажность, ветер, атмосферном воздухе физическая нагрузка и т. д. • Симптомы: головная боль, • Симптомы: острый одышка, цианоз, коллапс, потеря расстройство сна, тошнота, сознания, остановка рвота дыхания, остановка • Осложнения: отек легких, сердца, смерть. отек мозга, сердечная недостаточность.
После 7000 м, как правило, уже используют баллоны с кислородом.
Тренировка к гипоксии повышает неспецифическую резистентность организма.
Спасибо за внимание! По легенде возвращался както Кожомкул к себе домой, в Сусамыр через перевал ТөөАшуу (3200 м). У самого перевала обрушилась такая метель, повалил такой снег, что конь стал. Не спать же здесь в такую проклятую погоду! Взвалил Кожомкул лошадь на себя, перенес ее через заснеженный перевал, а после взгромоздился на нее и, как ни в чем не бывало, спустился в Сусамырскую долину. Подъехал к своей юрте, привязал коня и спокойно сел пить чай. . .
Скачать презентацию Гипоксия ГИПОКСИЯ В нормальных условиях эффективное биологическое
Лекция 8 Гипоксия.ppt