Класифікація гіпоксичних станів

• У залежності від причин виникнення і механізмів розвитку розрізняють гіпоксію: 1. Екзогенну (гіпобаричну, нормобаричну). 2. Респіраторну (дихальну). 3. Циркуляційну (серцево-судинну). 4. Гемічну (кров’яну). 5. Тканинну. 6. Перевантажувальну (гіпоксія навантаження). 7. Субстратну. 8. Змішану.

• За поширеністю розрізняють: а) місцеву і б) загальну гіпоксію.

• За швидкістю розвитку і тривалістю: а) блискавичну, б) гостру, в) підгостру, г) хронічну гіпоксію.

• За ступенем важкості: а) легку, б) помірну, в) важку, г) критичну (смертельну) гіпоксію.

І) Екзогенний тип гіпоксії (гіпоксична гіпоксія) - виникає внаслідок зменшення парціального тиску кисню у повітрі.

Гіпобарична гіпоксія обумовлюється загальним зниженням барометричного тиску і спостерігається: а) при підйомі в гори чи б) перебуванні в негерметизованих літальних апаратах без індивідуальних кисневих систем («гірська» і «висотна» хвороби).

• При підйомі в гори з врахуванням ознак гіпоксії, що розвивається виділяють наступні зони:

I. Нейтральна зона (висота до 2000 м над рівнем моря). Функції організму не страждають.

II. Зона повної компенсації (висота від 2000 до 4000 м над рівнем моря). Відзначається: а) збільшення частоти пульсу і дихання, б) підвищення артеріального тиску. Поряд з цим: а) зменшується фізична і розумова працездатність, б) розвивається ейфорія, в) порушується тонка координація рухів, г) послабляється увага.

III. Зона неповної компенсації (висота від 4000 до 6000 м над рівнем моря). Розвиваються важкі, але зворотні зміни: а) тахікардія змінюється брадикардією, б) падає артеріальний тиск, дихання стає частим і поверхневим, іноді розвивається дихання Чейна-Стокса, в) характерні сонливість, млявість, нудота.

IV. Критична зона (понад 7000 м над рівнем моря). Розвиваються незворотні зміни і смерть: а) артеріальний тиск падає до 0, б) пульс стає ниткоподібним, в) з’являється термінальне дихання, г) людина непритомніє, д) розвиваються судоми і настає смерть.

Висотна хвороба - гостра чи блискавична форма гіпоксичної гіпоксії, яка виникає під час висотних польотів у літальних апаратах з кабінами відкритого типу чи при порушенні герметичності кабін закритого типу.

Помітні порушення відзначаються при рО₂ порядку 100 мм рт.ст. (що відповідає висоті близько 3500 м); при рО₂ рівному 50-55 мм рт.ст. (8000-8500 м), виникають важкі розлади, не сумісні з життям. Спеціально гіпобаричну гіпоксію викликають шляхом дозованого відкачування повітря із барокамер, у яких перебувають випробувані люди чи експериментальні тварини.

Нормобарична гіпоксія розвивається при нормальному загальному барометричному тиску, але зниженому парціальному тиску кисню у повітрі: а) при перебуванні в замкнутих приміщеннях малого об’єму, б) роботах у шахтах, колодязях, в) при несправностях систем забезпечення киснем у спеціальних захисних костюмах, у кабінах літальних апаратів, підводних човнах, а також при деяких несправностях наркозно-дихальної апаратури.

• Патогенетичною основою екзогенного типу гіпоксії у всіх випадках є артеріальна гіпоксемія, тобто зменшення тиску кисню в артеріальній крові, що приводить до: а) недостатнього насичення гемоглобіну киснем і б) зниження його загального вмісту в крові.

Додатковий негативний вплив на організм може здійснювати гіпокапнія, яка нерідко розвивається при екзогенній гіпоксії в результаті компенсаторної гіпервентиляції легень і приводить до погіршення кровопостачання мозку, серця, порушення електролітного балансу і виникнення алкалозу.

2) Респіраторний (дихальний) тип гіпоксії - виникає в результаті: а) недостатності газообміну в легенях у зв’язку з альвеолярною гіповентиляцією, б) порушеннями вентиляційно-перфузійних відносин, в) надлишковим поза- і внутрішньолегеневим шунтуванням венозної крові, г) утруднення дифузії кисню в легенях.

• Патогенетичною основою респіраторної гіпоксії, як і екзогенної, є артеріальна гіпоксемія, яка у більшості випадків поєднується з гіперкапнією.

3) Циркуляційний (серцево-судинний) тип гіпоксії - кисневе голодування, причиною якого є: а) розлади загальної гемодинаміки чи б) порушення місцевого кровообігу.

В основі порушень системного кровообігу можуть лежати недостатність серця або недостатність судин (шок, колапс).

До місцевої гіпоксії приводять ішемія, тромбоз, емболія, стаз, венозна гіперемія.

У залежності від механізмів розвитку деякі автори виділяють 2 форми циркуляційної гіпоксії: а) ішемічну і б) застійну.

4) Гемічний (кров’яний) тип гіпоксії - виникає: а) в результаті зменшення ефективної кисневої ємності крові при анеміях, гідремії і б) при порушенні здатності гемоглобіну зв’язувати, транспортувати і віддавати тканинам кисень

Види анемій Вам відомі.

Гідремія чи гемоделюція спостерігається: а) у постгеморагічному періоді, б) при вливанні значних об’ємів фізіологічного розчину, різних кровозамінників, в) при інших формах гіпергідратації (надмірне вживання рідини).

Порушення транспортних властивостей крові, що до кисню, розвиваються при якісних змінах гемоглобіну, які відмічаються кривою дисоціації оксигемоглобіну, яка відображає залежність: а) між тиском кисню в артеріальній крові і б) насиченням гемоглобіну киснем.

- При зрушенні кривої вліво гемоглобінлегше приєднує кисеньу капілярах легень, але гірше віддає його тканинам, відбувається при: а) зниженні температури тіла; б) алкалозі; в) гіпокапнії; г) отруєннях оксидом вуглецю; е) появі спадково обумовлених патологічних форм гемоглобіну, які не віддають кисень тканинам.

- При зрушенні кривої вправо гемоглобін гірше приєднує кисень у капілярах легень, але краще віддає його тканинам, відбувається при: а) підвищенні температури тіла; б) ацидозі; в) гіперкапнії.

Вплив ацидозу і гіперкапнії на дисоціацію оксигемоглобіну відомий як ефект Бора. З ним пов’язане захисно-компенсаторне значення ефекту Бора при кисневому голодуванні.

Найбільше часто така форма гемічної гіпоксії спостерігається: а) при отруєнні окисом вуглецю (чадним газом), що приводить до утворення карбоксигемоглобіну, б) при отруєні метгемоглобіноутворювачами, в) при деяких вроджених аномаліях гемоглобіну, г) при порушеннях фізико-хімічних властивостей внутрішнього середовища організму, які впливають на процеси його оксигенації в капілярах легень і дезоксигенації в тканинах.

- Окис вуглецю (СО) має надзвичайно високу спорідненість до гемоглобіну (вона є в 300 разів вищою від спорідненості Нb до кисню) і утворює з ним позбавлений здатності транспортувати і віддавати кисень комплекс яскраво-червоного кольору карбоксигемоглобін (НbСО).

При вмісті СО у повітрі порядку 0,005 % - до 30 % гемоглобіну перетворюється в НbСО; при 0,01 % СО - утвориться близько 70 % НbСО, що є смертельним.

Інтоксикація окисом вуглецю можлива в різних умовах: а) металургійних цехах, б) на коксохімічних, цегельних і цементних заводах, в) різних хімічних виробництвах, г) у гаражах та на міських магістралях з інтенсивним автотранспортним рухом, д) отруєння окисом вуглецю в житлових приміщеннях при несправності газових чи пічних пристосувань, е) при пожежах.

При усуненні СО із повітря яке вдихається відбуваються повільна дисоціація НbСО і відновлення нормального гемоглобіну.

- Метгемоглобін - met-Hb (пофарбований у темно-коричневий колір) відрізняється від нормального Hb тим, що залізо гема перебуває в ньому не у вигляді Fe²⁺, а окислено до Fe³⁺. Таким чином, met-Hb являє собою «істинно» окислену форму Hb, причому до додаткової валентності заліза в якості ліганда звичайно приєднується ОН-група. До транспорту кисню met-Hb нездатний.

Невеликі, «фізіологічні» кількості метгемоглобіну постійно утворюються в організмі під впливом активних форм кисню.

Патологічна метгемоглобінемія виникає під впливом великої групи речовин, так званих метгемоглобіноутворювачів: а) нітратів і нітритів, б) окислів азоту, в) похідних аніліну, бензолу, г) деяких токсинів інфекційного походження, д) ряду лікарських речовин (фенацетину, амідопирину, сульфаніламідів), е) ендогенних перекисів та інших активних радикалів.

- Крім НbСО і met-Hb, при різних інтоксикаціях можливе утворення інших сполук Hb, які погано переносять O₂: а) нітрокси-Нb, б) карбіламін-Нb і ін.

- Погіршення O₂-транспортних властивостей Hb може бути обумовлено спадковими дефектами будови його молекули. Такі патологічні форми Hb можуть володіти як зниженою, так і підвищеною спорідненістю до О₂, що супроводжується утрудненням приєднання О₂ у легенях чи його віддачі в тканинах.

- Значне погіршення переносу і віддачі кров’ю О₂ настає при змінах фізичних властивостей еритроцитів, їх значній агрегації і «сладжах».

4) Тканинний тип гіпоксії - розвивається внаслідок: а) порушення поступлення кисню у тканини і здатності поглинати його клітинами тканин, б) пригнічення біологічного окислення; в) роз’єднання процесів окислення і фосфорилювання.

Порушення поступлення кисню у тканини.

Такий процес здійснюється відповідно до закону Фіка:

m=kS(P₁-P₂):L,

де m - кількість газу який дифундує (дифузійний потік); k - коефіцієнт дифузії; S - загальна площа поверхні, через яку здійснюється дифузія; (Р₁ – Р₂) - різниця між тиском O₂ у капілярах і клітинах; L - відстань дифузії.

Звідси, причинами порушення дифузії кисню у тканини можуть бути: а) зменшення коефіцієнта дифузії кисню (при відкладеннях у тканині ліпідів, гіаліну, амілоїду, солей кальцію); б) зменшення загальної площі поверхні кровоносних капілярів; в) зменшення тиску кисню в капілярах; г) збільшення тиску кисню в клітинах; д) збільшення дифузійної відстані (наприклад, при набряку).

Основними ферментами, які приймають участь у процесах тканинного дихання є залізофлафопротеїни: а) сукциндегідрогеназа, б) НАДФ-дегідро-геназа, в) ацил-КоА-дегідрогеназа, г) цитохромоксидаза, д) проліноксидаза.

Утилізація О₂ тканинами може затруднюватися в результаті порушення функції вищезгаданих ферментів: а) впливу на них різних інгібіторів, б) несприятливих змін фізико-хімічних параметрів внутрішнього середовища, в) порушення синтезу ферментів і г) дезинтеграцї мембранних структур клітини.

Пригнічення ферментів здійснюється 3 основними шляхами:

1) специфічне зв’язування активних центрів ферменту: а) зв’язування тривалентного заліза фрментів іоном ціану (CN^-) при отруєнні ціанідами; б) пригнічення іонами сульфіду, деякими антибіотиками;

2) зв’язування функціональних груп білкової частини молекули ферменту (іони важких металів, алкілуючі агенти);

3) конкурентне гальмування шляхом блокади активного центра ферментів «псевдосубстратами» (пригнічення сукцинатдегідрогенази малоновою і іншими дикарбоновими кислотами).

Відхилення фізико-хімічних параметрів внутрішнього середовища організму (рН, температура, концентрація електролітів і ін.), які виникають при різноманітних захворюваннях і патологічних процесах, можуть істотно знижувати активність ферментів біологічного окислення.

Порушення синтезу ферментів може виникати: а) при дефіциті специфічних компонентів, необхідних для їх утворення: вітамінів В₁ (тіамін), В₃ (РР, нікотинова кислота) і ін., б) при кахексії різного походження й інших патологічних станах, які супроводжуються грубими порушеннями білкового обміну.

Дезінтеграція біологічних мембран є одним з найважливіших факторів, які приводять до порушення утилізації О₂. Така дезінтеграція може обумовлюватися численними патогенними впливами, які викликають ушкодження клітини: а) високою і низкою температурою, б) екзогенними отрутами й ендогенними продуктами порушеного метаболізму, в) інфекційно-токсичними агентами, г) проникаючою радіацією, д) вільними радикалами й ін.

Гіпоксія роз’єднання являє собою своєрідний варіант тканинного типу гіпоксії, що виникає при різко вираженому зменшенні поєднання процесів окислення і фосфорилювання в дихальному ланцюгу. Споживання тканинами О₂ при цьому звичайно зростає, однак значне збільшення частки енергії, яка розсіюється у вигляді тепла, приводить до енергетичного «знецінюванню» тканинного дихання і його відносної недостатності. Роз’єднувальними властивостями володіють багато речовин екзо- і ендогенного походження: а) надлишок іонів Н⁺ і Са²⁺, а) вільні жирні кислоти, в) адреналін, г) тироксин і трийодтиронін, д) деякі лікарські речовини (дикумарин, граміцидин і ін.), е) мікробні токсини і ряд інших агентів.

Газовий склад крові в типових випадках тканинної гіпоксії характеризується нормальними параметрами кисню в артеріальній крові (РаО₂, SaО₂, VaО₂), значним їх підвищенням у венозній крові і відповідному зменшенні артеріовенозної різниці за киснем.

6) Перевантажувальний тип гіпоксії («гіпоксія навантаження») виникає при надмірно напруженій діяльності якого-небудь органа чи тканини, коли функціональні резерви систем транспорту й утилізації кисню і субстратів навіть без наявності в цих системах патологічних змін виявляються недостатніми для забезпечення різко збільшеної потреби. Практичне значення ця форма гіпоксії має при важких навантаженнях на м’язові органи: скелетні м’язи і міокард. При надмірному навантаженні на серце виникають: а) відносна коронарна недостатність, б) локальна гіпоксія серця і в) вторинна загальна циркуляційна гіпоксія. При надмірній м’язовій роботі поряд з гіпоксією самих скелетних м’язів виникають конкурентні відносини в розподілі кровотоку, які приводять до ішемії інших тканин і розвитку розповсюдженої гіпоксії.

Для гіпоксії навантаження характерні значний кисневий борг, венозна гіпоксемія і гіперкапнія.

7) Субстратний тип гіпоксії

У нормальних умовах запас субстратів (вуглеводів, жирних кислот) в організмі досить великий і набагато перевершує резерви О₂. Однак у деяких випадках при нормальній доставці О₂, нормальному стані мембран і ферментних систем виникає первинний дефіцит субстратів, що приводить до порушення роботи усіх взаємозалежних ланок біологічного окислення.

Практично в більшості випадків така гіпоксія пов’язана із дефіцитом у клітинах глюкози. Так, припинення надходження глюкози в головний мозок уже через 5-8 хв. (тобто через такий же термін, як після припинення доставки О₂) веде до загибелі найбільш чутливих до гіпоксії нервових клітин.

Вуглеводне голодування і гіпоксія інсулінозалежних тканин виникають при деяких формах цукрового діабету й інших розладах вуглеводного обміну.

Подібна форма гіпоксії може розвитися і при дефіциті деяких інших субстратів (наприклад, жирних кислот у міокарді; при загальному важкому голодуванні й ін.).

8) Змішаний тип гіпоксії - спостерігається найбільше часто і являє собою поєднання двох і більше основних її типів.

У деяких випадках гіпоксичний фактор сам по собі негативно впливає на декілька ланок: наприклад, транспорт й утилізацію О₂. Так, барбітурати пригнічують окисні процеси в клітинах і одночасно гальмують дихальний центр, викликаючи легеневу гіповентиляцію.

Аналогічні стани виникають при одночасній дії на організм декількох різних за місцем впливу гіпоксичних факторів.

Часто первинно виникла гіпоксія будь-якого типу, досягши визначеного ступеня, викликає порушення діяльності інших органів і систем, які беруть участь у забезпеченні біологічного окислення. Практично будь-яка важка гіпоксія носить змішаний характер.

• Характеристика гіпоксичних станів у залежності від поширеності, швидкості розвитку, тривалості і ступенем важкості

• Розрізняють: а) місцеву і б) загальну гіпоксію.

Місцева гіпоксія найчастіше пов’язана із локальними порушеннями кровопостачання;

При загальній гіпоксії будь-якого типу вона носить розповсюджений характер, але різні органи і тканини уражаються в неоднаковому ступені в зв’язку з дуже значними розходженнями їх стійкості до гіпоксії: а) кістки, хрящі, сухожилля зберігають нормальну структуру і життєздатність протягом багатьох годин при повному припиненні постачання киснем; б) скелетні м’язи - близько 2 годин; в) міокард – 20-40 хв.; г) нирки, печінка - приблизно стільки ж.

Найбільш чутливою до гіпоксії є нервова система і особливо головний мозок. У корі головного мозку ознаки ушкодження виявляються вже через 2,5-3 хв., а через 6-8 хв. настає масова загибель коркових клітин.

• За швидкістю розвитку і тривалістю гіпоксії точних об’єктивних критеріїв для її розмежування поки не існує.

Однак у повсякденній клінічній практиці розрізняють наступні її види: а) блискавична гіпоксія, яка розвивається до важкого чи навіть смертельного ступеня за секунди чи декілька десятків секунд; б) гостра гіпоксія - протягом декількох хвилин чи десятків хвилин; в) підгостра гіпоксія - протягом декількох годин чи десятків годин; г) хронічна гіпоксія розвивається і продовжується тижнями, місяцями і роками.

• За важкістю градація гіпоксичних станів проводиться за окремими клінічними і лабораторними ознаками, що характеризують: а) порушення тієї чи іншої фізіологічної системи чи б) зрушення параметрів внутрішнього середовища.

Найбільш часто в якості критеріїв використовуються: а) неврологічна симптоматика, б) стан кровообігу і дихання, в) біохімічні параметри, такі як КОС, вміст пірувату і лактату і їх співвідношення, ізоферменти лактатдегідрогенази.