Материал: учебник-1-часть-2017

окислительное фосфорилирование и энергообразование. Поражение цитохромоксидазы блокирует тканевое дыхание на 93 %. Флавиновые ферменты могут передавать электроны кислороду, но этот процесс очень медленный и неэффективный, обеспечивает утилизацию всего лишь около 7 % кислорода, необходимого для тканевого дыхания.

Тканевая гипоксия возникает также при передозировке барбитуратов, ацидозе, при дефиците витаминов — тиамина, рибофлавина, пантотеновой кислоты; при лучевой болезни, перегревании, уремии.

Тканевая гипоксия возникает при активации свободно-радикаль- ного окисления в присутствии тканевых катализаторов и молекулярного кислорода. Это наблюдается при токсическом действии повышенного давления кислорода, ионизирующих излучений, дефиците естественных антиоксидантов (витамин токоферол), а также, в конечном итоге, недостаточном снабжении клеток кислородом, т.е. при гипоксии любого происхождения (Н.И. Лосев с соавт.).

Считают, что токсическое действие гипербарического кислорода связано с повреждением определенных участков биологических мембран и нарушением их свойств в поддержании гомеостаза.

Особенно поражаются липидные компоненты мембран митохондрий, что приводит к изменению их проницаемости, разобщению дыхания и окислительного фосфорилирования, дефициту макроэргических соединений, расстройствам обмена, характерным для тканевой гипоксии.

Свободно-радикальное окисление, таким образом, может выступать как первичный фактор тканевой гипоксии при отравлении кислородом, лучевых воздействиях или как следствие дефицита кислорода при других формах гипоксии из-за торможения системы защитных ферментов, инактивирующих перекисные соединения.

При тканевой гипоксии в результате снижения способности клеток утилизировать кислород повышается содержание кислорода, напряжение и насыщение гемоглобина кислородом венозной крови. Следствием этого является снижение артерио-венозной разницы и парциального давления кислорода.

Компенсаторные реакции при гипоксии

При гипоксии у млекопитающих и человека на первый план выступает реакция организма как целого, осуществляющаяся под контролем нервной и эндокринной систем и проявляющаяся в мобилизации внешнего дыхания, кровообращения, резервов системы крови, тканевого дыхания, что способствует компенсаторной доставке и утилизации кислорода, глюкозы и другого энергетического материала к тканям.

Дефициту кислорода в организме предшествует ряд компенсаторных реакций, направленных на поддержание оптимальной концентрации кислорода. Гипоксия развивается только при несостоятельности адаптивных реакций.

Все компенсаторные реакции подразделяются на срочные и долговременные. Адаптивные реакции, особенно при генерализованной гипоксии возникают на клеточном тканевом, органном, системном и организменном уровне. Как правило, большинство из них реализуется с уча-

151

стием нервной и эндокринной систем, ибо недостаток кислорода является сильнейшим стрессориым фактором и, как известно, его действие сопровождается активацией и расстройствами нейроэндокринной регуляции. Только в периоде новорожденности (1—2 дня) наблюдается рефрактерность гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы в ответ на действие гипоксии. И.И. Држевецкая, А.А. Серебрякова наблюдали у новорожденных крыс лишь тенденции к увеличению кортиколибериновой активности гипоталамуса, а концентрация кортикотропина гипофиза не изменялась. С конца новорожденности до полового созревания и у взрослых животных гипоксия резко активирует гипота- ламо-гипофизарно-надпочечниковую систему.

Вадаптации принимают участие системы транспорта и утилизации кислорода: дыхание, кровообращение, метаболизм в тканях.

Срочные компенсаторные реакции возникают рефлекторно и со стороны дыхания проявляются учащением и углублением дыхания увеличением минутного объема дыхания, мобилизацией резервных альвеол, увеличением легочного кровообращения. Все эти реакции направлены на улучшение доставки кислорода в капилляры и оксигенацию гемоглобина в легких. Последнему во многом способствует (вследствие

гипервентиляции) снижение СО2 (гипокапния), сдвиг рН в щелочную сторону, что повышает сродство гемоглобина к кислороду.

Компенсаторные реакции со стороны сердечно-сосудистой системы проявляются тахикардией, увеличением минутного объема кровообращения, повышением системного артериального давления, увеличением линейной и объемной скорости кровотока, венозного возврата крови к сердцу, увеличением количества функционирующих капилляров, явлениями централизации кровообращения. По мнению С.А. Селезнева, поступление крови по артериоло-венулярным анастомозам, минуя капиллярное русло, позволяет поддерживать кровообращение, а, следовательно, и снабжение кислородом жизненно важных органов — мозга, сердца, печени. Учитывая, что мозг, миокард и печень функционируют только лишь в аэробных условиях, а также их способность осуществлять утилизацию молочной кислоты, поступающей из других органов, становится понятной роль централизации кровообращения как адаптивной реакции.

На уровне микроциркуляторного русла наблюдается вазодилятация за счет продуктов распада АТФ до АДФ, АМФ и неорганического фосфата, аденозина, а также в условиях ацидоза за счет снижения возбудимости а-адренорецепторов к катехоламинам.

Важной адаптивной реакцией является увеличение массы циркулирующей крови за счет выброса ее из органов кровяных депо.

На уровне клеток, происходит резкая активация гликолитического пути образования макроэргов (практически единственного в условиях гипоксии). В крови увеличивается количество глюкозы, как основного энергетического субстрата. При гликолизе накапливается молочная и пировиноградная кислоты, развивается ацидоз, который способствует усилению диссоциации оксигемоглобина в капиллярах тканей.

Вусловиях гипоксии возможно нарушение мембран клеток и органелл, их проницаемости, однако за счет активации системы гипотала-

152

мус-гипофиз-кора надпочечников, выделяющей глюкокортикоиды, стабильность мембран (особенно лизосом) может сохраняться в определенных пределах.

Одним из механизмов адаптации на клеточном уровне является повышение устойчивости клеток за счет снижения уровня критической концентрации кислорода (А.Я. Чихов, А.В. Осипенко). Кроме того, установлена значительная активация НАДН-дегидрогеназы и усиление процессов дыхания и фосфорилирования (Н.А. Рубанова с соавт.).

Долговременные компенсаторные реакции возникают при хронической гипоксии, наблюдаемой при различных заболеваниях, при специальных тренировках к недостатку кислорода или жизни человека в высокогорных условиях. Они формируются на путях транспорта и утилизации кислорода. Со стороны дыхательного аппарата это проявляется в увеличении диффузионной поверхности легких. Со стороны сердечнососудистой системы и крови — это компенсаторная гипертрофия сердца (Ф.З. Меерсон), увеличение количества эритроцитов и гемоглобина и, следовательно, объема циркулирующей крови, за счет активации эритропоэза в костном мозге.

На уровне тканей долговременная компенсация проявляется увеличением массы митохондрий на единицу массы клетки и, следовательно, улучшением утилизации кислорода (Н.И. Лосев с соавт.). По данным Е.А. Коваленко, Л.Н. Гринберг, например, у акклиматизированных к гипоксии крыс увеличивается сродство дыхательной цепи ферментов митохондрий к кислороду, что рассматривается как главный механизм стойкой тканевой адаптации.

В целом, по данным С.А. Нейфах, поглощение кислорода в условиях гипоксии обусловлено увеличением числа митохондрий в клетках, активной поверхности каждой митохондрии, сродства дыхательных ферментов митохондрий к кислороду, транспорта кислорода из крови в клетки.

Нарушения в организме при гипоксии

Дефицит кислорода в тканях вызывает нарушения всех видов обмена, но особенно энергетического, что проявляется недостатком макроэргов и усилением распада АТФ и сопровождается увеличением потенциала фосфорилирования (ПФ), т.е. нарастает количество АДФ и неорганического фосфата и уменьшается АТФ.

ПФ АДФ неограниченый фосфор АТФ

Эти процессы сопровождаются активацией гликолиза, с накоплением молочной, пировиноградной кислот. Кроме того, в крови нарастают и другие кислоты — аминокислоты, -оксимасляная, ацетоуксусная, как следствие нарушения белкового и жирового обмена. Развивается ацидоз. Повышается проницаемость биологических мембран, в результате чего страдает транспортная функция мембран по активному перемещению ионов и биоэнергетика клетки.

153

Резко снижается активность моноаминооксидазы (МАО). Чем более выражена гипоксия, тем ниже активность фермента. Поэтому Н.А. Рубанова с соавт. предлагает считать активность МАО индикатором степени выраженности гипоксии. Возможно нарушение лизосом клеток и их лизис.

Изменения энергетического, углеводного, белкового и электролитного обмена в клетках, возникающий при этом ацидоз, водноэлектролитные расстройства, отек, токсические вещества являются важнейшими причинами нарушений функций отдельных тканей, органов и систем организма с развитием дистрофических и некротических процессов, например, в мозге, печени (цитолитический синдром), почках (некроз коркового вещества) и т.д.

Таким образом, в настоящее время считают, что метаболические изменения в тканях при гипоксии определяются снижением скорости тканевого дыхания, разобщением дыхания и окислительного фосфорилирования, активацией гликолиза с накоплением недоокисленных продуктов обмена. Эти изменения, а также дефицит макроэргов и нарушения биоэнергетики клеток и их транспортных систем и являются основными причинами необратимых изменений клеток.

Последствия гипоксии для организма

Последствия гипоксии зависят от интенсивности, длительности гипоксии, органа, в котором развивается этот процесс, тренированности организма к гипоксии. Наиболее чувствительны кора головного мозга, сердце, почки, печень, нарушения в которых возникают уже на третьей минуте гипоксии и становятся необратимыми через 4—5 минут гипо- и аноксии. Надпочечники, поджелудочная железа сохраняют свои функции при гипоксии длительностью 15—20 минут. В то же время кости, хрящи, сухожилия сравнительно мало чувствительны к гипоксии.

Общие принципы лечения гипоксии

Лечение гипоксии проводится с учетом основных патогенетических механизмов этого процесса и его тяжести. Важная роль в обосновании, классификации антигипоксантов принадлежит В.М. Виноградову, М.В. Кораблеву, П.И. Лукиенко, согласно которым выделяются следующие противогипоксические средства:

1. Улучшающие доставку кислорода к тканям и его утилизацию за счет стимуляции дыхания, кровообращения (аналептики, кардиотонические средства), повышения диссоциации оксигемоглобина (углекислота, молочная кислота), усиление эритропоэза.

Стимулирующие средства наиболее эффективны при не тяжелом кислородном голодании. При тяжелой гипоксии возбуждение дыхания и сердца увеличивают потребление ими кислорода и усугубляют кислородное голодание. Кроме того, при чрезмерном учащении дыхания развивается алкалоз, в условиях которого диссоциация оксигемоглобина уменьшается.

154

2. Вещества, повышающие устойчивость организма к гипоксии за счет снижения потребления кислорода (наркотические, снотворные, транквилизаторы, антиадренэргические средства).

Угнетение функции симпато-адреналовой системы введением резерпина уменьшает кислородный запрос тканей и резко повышает устойчивость организма к гипоксии.

Наркотики, снотворные, нейролептики, транквилизаторы, снижая функциональную активность нервной системы, в том числе и симпатического отдела, способствуют замедлению движения, секреции, обменных процессов и, таким образом, уменьшают потребление кислорода организмом.

3. Средства, способствующие сохранению или образованию макроэргов:

а) вещества с электронно-акцепторными или электроннодонаторными свойствами (цитохром С, НАД, НАДФ, аскорбиновая кислота, глютатион, цистеин, АТФ, АДФ, АМФ);

б) вещества, активирующие ферментные и коферментные системы (кокарбоксилаза, никотинамид, тиамин, аскорбиновая кислота, аминокислоты типа метионина, триптофана, цистеина), вещества, содержащие тиоловые группы (глютатион, унитиол), производные пиримидина (пентоксил, метацил);

в) АТФ или фосфорилированные углеводы (глюкозо-1-фосфат, глюкозо-6-фосфат, фруктозо-1,6-фосфат) способствуют пополнению и сохранению АТФ, которая обычно используется для фосфорилирования глюкозы.

4. Средства, нормализующие мембраны клеток, рН, электролитный обмен. Учитывая, что при гипоксии развиваются метаболический ацидоз и внутриклеточные изменения калия, назначают ощелачивающие вещества и хлористый калий. Стабилизация мембран клеток достигается назначением глюкокортикоидов и хлористого магния.

В настоящее время важным фактором профилактики и лечения гипоксии является гипербарическая оксигенация.

ГЛАВА 12. ТИПОВЫЕ НАРУШЕНИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

Нарушения энергетического обмена

Пищевые вещества (белки, жиры, углеводы) содержат большое количество энергии, которая освобождается в процессе обмена веществ. Выделяют три основных последовательно совершающихся этапа обмена веществ: пищеварение и всасывание, межуточный обмен, образование конечных продуктов обмена.

Расщепление белков, жиров и углеводов осуществляется специфическими гидролазами до аминокислот, глицерина и жирных кислот,

155