патфізіологія

Глава 14. Гіпоксія

веолярному повітрі в 2–2,5 рази (висота 4000–4500 м) призводить до зменшення насиченості крові киснем лише на 15–20 %, що певG ною мірою компенсується пристосувальними реакціями дихальної та серцевоGсудинної систем. Висота ж у 6000 м є критичним порогом, оскількизменшеннявцьомувипадкуоксигемоглобінудо64%неможе бути повністю компенсованим адаптаційними процесами, які розвиG ваються в організмі.

Однак патогенетичні механізми гірської хвороби не вичерпуютьG ся тільки зменшенням насиченості крові киснем. Одним із важливих факторів її патогенезу є зменшення парціального тиску вуглекислого

газу (рСО2)у венозній крові в міру зменшення висоти.

В основі цього явища лежить гіпервентиляція легень — одна з осG новнихінайбільшранніхадаптаційнихреакційорганізмуприпідйомі нависоту.

Гіпервентиляціясупроводжуєтьсязбільшеннямхвилинногооб’єму диханнявнаслідокзбільшеннячастотиіглибинидихальнихрухів.Вона являє собою рефлекторну реакцію дихального центру на подразненG ня аортних і каротидних хеморецепторів зниженим вмістом кисню

вартеріальній крові. Ця рефлекторна стимуляція дихання, яка є комG пенсаторноюреакцієюорганізмунагіпоксію,призводитьдопосиленG нявиділеннялегенямивуглекислогогазуівиникненнядихальногоалG калозу.

Крім того, при підйомі на висоту виявляється зменшення артеріG альноGвенозної різниці крові за киснем, до того ж не тільки за рахуG

нок зменшення рО2 в артеріальній крові, а й у зв’язку з підвищенням парціального тиску кисню у венозній.

Цей феномен може бути пояснений двома механізмами. Перший механізмполягаєвтому,щозменшенняпарціальноготискувуглекисG лого газу в артеріальній крові погіршує віддачу кисню тканинам. ДруG гий — зумовлений своєрідним гістотоксичним ефектом, який проявG ляється в зменшенні здатності тканин утилізувати кисень, що приG зводить до розвитку тканинної гіпоксії.

Таким чином, головними патогенетичними механізмами гірської хвороби є зменшення парціального тиску кисню і вуглекислого газу

вартеріальнійкрові,викликаніцимпорушеннякислотноGлужногостаG ну і розвиток гістотоксичного ефекту зі зміною здатності тканин утиG

лізувати кисень.

При гірський хворобі спостерігається перебіг в гострій, підгострій

і хронічній формах.

Вся симптоматика гострої гірської хвороби найбільш виражена протягом перших двох днів підйому в гори й у наступні 2–4 доби поG

265

Розділ ІІ. Типові патофізіологічні процеси

ступово ослаблюється, що пов’язано із включенням у процес деяких потужних пристосовувальних і компенсаторних механізмів.

Гостра форма гірської хвороби спостерігається при швидкому пеG реміщенні неакліматизованих людей на велику висоту, тобто при підйомі в гори за допомогою авіації, автомобільного транспорту або спеціальних підйомників. У більшості людей на висоті 3000 м і більше з’являються виражені ознаки хвороби. На висоті 4000 м 40–50 % люG дей тимчасово повністю втрачають працездатність, а в інших — вона зменшується.

Гостра форма гірської хвороби, як правило, починається не зразу після швидкого підйому в гори, а через декілька годин (наприклад, через 6–12 год на висоті 4000 м). Вона відзначається різною психічG ноюіневрологічноюсимптоматикою,головнимболем,задишкоюпри фізичних зусиллях, зблідненням шкірних покривів з ціанозом губ, нігтьового ложа, зниженням працездатності, розладом сну, нудотою, блювотою, втратою апетиту. Характерним діагностичним тестом на гірську хворобу є зміна почерку, що свідчить про порушення тонкого рухового диференціювання м’язової діяльності.

14.2.3. Ознаки гірської хвороби

Постійнимисимптомамигостроїгірськоїхворобиєголовнийбіль, який має перш за все судинний генез. Розширення мозкових судин ірозтяганняїхстінокунаслідокпідвищеногокровонаповнення,будучи компенсаторноюреакцієюнагіпоксію,викликаєпокращеннякровозаG безпеченняголовногомозку.Цепризводить,зодногобоку,дозбільшенG ня об’єму мозку і його механічного здавлювання в тісній черепній коG робці,аздругої—допідвищенняпроникностістіноксудиніпідвищенG нятискуспинномозковоїрідини.СаметомумеханічнездавлюванняскроG невихартерій,якезменшуєприпливкровідомозку,призводитьудеяких випадкахдозменшенняабозникненняголовногоболю.

ДругимвираженимсимптомомгостроїгірськоїхворобиєрізкетаG хіпное при найменшому фізичному напруженні, яке часто супроводG жується порушенням ритму дихання. У важких випадках відзначаєтьG ся поява періодичного дихання, яке свідчить про виражене зменшенG ня збудженості дихальногоцентру.Найбільшінтенсивно ціпорушенG ня проявляються під час сну, у зв’язку з чим після нічного сну, який супроводжується порушеннями ритму серця, ступінь насиченості геG моглобінукиснемзменшується.ТомуісимптомигостроїгірськоїхвоG роби більшою мірою виражені в ранкові години, ніж у вечірні.

Посилення гіпоксії вночі призводить до порушення сну і появи тривожних сновидінь.

266

Глава 14. Гіпоксія

Переключення на дихання чистим киснем під час гострої гірської хвороби швидко нормалізує дихання. Такий же ефект дає і додавання 2–3 % вуглекислого газу до повітря, яке вдихається, що попереджає розвиток періодичного дихання під час нічного сну.

Гіпоксіяігіпокапніяпризводятьтакождопорушенняапетиту,нуG доти, блювоти, оскільки алкалоз, який розвивається при гірській хвоG робі, збуджує блювальний центр. Додавання вуглекислоти в дихальну суміш може значно ослабити ці прояви.

До можливих ускладнень гірської хвороби належать крововиливи (особливо часто — в сітківку ока) і тромбоз судин, які зумовлюють поліцитемію і зменшення об’єму плазми крові, а також зміни судин пригіпоксії.Описанівипадкивиникненнятромбоемболійсудинмозку й інфаркту легень при сходженні альпіністів на висоту 6000–8000 м без використання кисневих приладів.

Одним із частих ускладнень гірської хвороби може бути і правоG шлуночкова недостатність серця, викликана високою гіпертензією в судинах легень. Це ускладнення розвивається частіше за все після тривалого перебування в умовах високогір’я і пов’язане з підвищенG ням опору легеневих судин на прекапілярному рівні внаслідок потовG щення м’язового пласта в дрібних легеневих артеріях і мускуляризації легеневих артерій.

14.3. Гіпоксія, зумовлена патологічними процесами в організмі

Гіпоксія, зумовлена патологічними процесами в організмі, поG діляється на дихальну, кров’яну, циркуляторну, тканинну, змішану

(І.Р. Петров, 1949).

Дихальна, або респіраторна, гіпоксія виникає при захворюваннях легень унаслідок порушення зовнішнього дихання, при якому стражG дає оксигенація артеріальної крові, при порушеннях функції дихальG ногоцентру—придеякихотруєнях,інфекційнихпроцесах—призниG женні альвеомерної вентиляції, кровопостачання легенів або дифузії

газів.

Кров’яну, або гемічну, гіпоксію викликають гострі та хронічні кроG вотечі, анемії, отруєння окисом вуглецю і нітритами. Гемічна гіпоксія поділяється на анемічну і гіпоксію внаслідок інактивації гемоглобіну.

В патологічних умовах можливе утворення таких сполук гемоглоG біну, які не можуть виконувати дихальну функцію. Такими є карбоG ксигемоглобін — сполука гемоглобіну з окисом вуглецю (СО). СпоG рідненність гемоглобіну з СО в 300 разів вище, ніж з киснем, що зуG мовлює високу отруєність чадним газом: отруєння настає при дуже

267

Розділ ІІ. Типові патофізіологічні процеси

малих концентраціях СО в повітрі. При цьому інактивується не тільки гемоглобін, а й залізовмісні ферменти. Часткова заміна гемоглобіну на карбоксигемоглобін не тільки зменшує його кількість, здатну пеG реносити кисень, а й ускладнює дисоціацію гемоглобіну, який залиG шається, та віддаваннякиснютканинам. КривадисоціаціїоксигемогG лобіну зміщується вліво. Тому інактивація 50 % гемоглобіну при переG творенні його в карбоксигемоглобін супроводжується більш тяжкою гіпоксією, ніж нестача 50 % гемоглобіну при анеміїї. Ускладнюючою стає і та обставина, що при отруєнні СО не відбувається рефлекторної стимуляції дихання, тому що парціальний тиск кисню в крові залиG шається незмінним. Спорідненність СО з гемоглобіном зменшується при підвищенні температури і під дією світла, а також при збільшенні концентрації СО в крові. Це стало причиною для використання карG богену для лікування людей, які отруїлися окисом вуглецю. При отG руєнні нітритами, аніліном утворюється метгемоглобін. МетгемогG лобін відрізняється від гемоглобіну і оксигемоглобіну наявністю ускладігематривалентногозалізаівінтаксамо,яккарбоксигемоглобін, не здатний до перенесення кисню.

До метгемоглобіноутворювачів належать:

—нітросполуки (окиси азоту, неорганічні нітрати і нітрити, органічні нітросполуки);

—аміносполуки — анілін і його похідні у складі чорнил, гідроксаG ламін, фенілгідразин та ін.;

—різні барвники, наприклад, метиленовий синій;

—окисники — бертолетова сіль, перманганат калію, червона криG вава сіль та ін.;

—лікарські препарати — новокаїн, аспірин, фенацетин, сульфаG ніламіди, ПАСК та ін.

Метгемоглобіноутворювачі можуть чинити безпосередню приG гнічуючу дію на тканинне дихання, розмежування окиснення і фосG форилування.Утворенняметгемоглобінуполегшуєтьсяпризменшенні активності метгемоглобінредуктази в еритроцитах, а також при наявG ності в них гемоглобіну М.

Утворенняметгемоглобінунелишезменшуєкисневийвмісткрові, алейрізкозменшуєздатністьоксигемоглобіну,якийзалишився,віддаG вати кисень тканинам. Унаслідок цього артеріальна дисоціація оксиG гемоглобіну зрушується вліво. Таким чином, є значна подібність меG ханізмів розвитку гіпоксії при отруєнні СО і метгемоглобіноутворюG вачами. Ознаки гіпоксії виявляються при перетворенні в метгемогG лобін 20–50 % гемоглобіну. Перетворення в метгемоглобін 75 % геG моглобіну стає смертельним.

268

Глава 14. Гіпоксія

При метгемоглобінемії відбувається спонтанна деметгемоглобінG ізація завдяки активації редуктазної системи еритроцитів і накопиG ченню кислих продуктів. Цей процес прискорюється при дії аскорбіG нової кислоти і глутатіону.

При тяжкому отруєнні СО і метгемоглобіноутворювачами лікуG вальногоефектуможенадатиобміннепереливаннякрові,гіпербаричG

на оксигенація і вдихання чистого кисню.

Циркуляторна гіпоксія виникає при захворюванні серця і кров’яG них судин і зумовлена, в основному, зменшенням хвилинного об’єму серця і сповільненням течії крові. При судинній недостатності (шок, колапс) причиною недостатнього доступу кисню до тканин є зменG

шення об’єму циркулюючої крові.

Тканинна, або гістотоксична, гіпоксія являє собою порушення в системі утилізації кисню, викликане отруєнням деякими отрутами, авітамінозамиідеякимивидамигормональноїнедостатності.ПрицьоG му виді гіпоксії страждає біологічне окиснення на тлі достатнього поG стачання тканинам кисню.

Причинамитканинноїгіпоксіїє:інактиваціядихальнихферментів (цитохромоксидази під дією ціанідів, клітинних дегідрогеназ під дією ефіру, уретану, алкоголю, барбітуратів та інших речовин); порушення синтезу дихальних ферментів при дефіциті вітамінів В1,В2, РР, пантоG тенової кислоти, зменшення процесів окиснення і фосфорилування при дії розмежувальних факторів (отруєнні нітратами, мікробними токсинами, тироїдними гормонами та ін.); порушення мітохондрій іонізуючою радіацією, продуктами перикисного окиснення ліпідів, токсично діючими метаболітами при уремії, кахексії, тяжких інфекцG іях. Гістотоксична гіпоксія може розвиватися також при отруєнні енG дотоксинами.

Притканиннійгіпоксії,зумовленійрозмежуваннямпроцесівокисG нення і фосфорилування, потреба в кисні у тканин може зростати, однак превалююча кількість утворюваної енергії розсіюється у вигG ляді теплоти і не може використовуватися для потреб клітини. Синтез макроенергетичних сполук зменшений і не покриває потреб тканин, вони знаходяться в такому стані, як при кисневій недостатності. НаG пруження кисню і процент оксигемоглобіну в артеріальній крові норG мальні,аувенознійкрові—підвищене.Артеріовенознарізниця вмісту кисню зменшується внаслідок зменшення утилізації кисню тканинаG ми; ціаноз не розвивається.

Змішана гіпоксія характеризується одночасним порушенням функцій двох або трьох органів, які забезпечують постачання кисню тканинам. Наприклад, при травматичному шоку одночасно із зменG

269

Розділ ІІ. Типові патофізіологічні процеси

шенням об’єму циркулюючої крові (циркуляторна гіпоксія) дихання стає частішим і поверхневим (дихальна гіпоксія), внаслідок чого поG рушується газообмін в альвеолах. Якщо при шоку поряд із травмою є втрата крові, виникає кров’яна гіпоксія. Гіпоксія навантаження розG виваєтьсянатлідостатньогоабонавітьпідвищеногозабезпеченняткаG нин киснем. Однак підвищене функціонування органа і значно збільшена потреба в кисні можуть призвести до неадекватного киснеG вогозабезпеченняірозвиткуметаболічнихпорушень,характернихдля справжньоїкисневоїнедостатності.Прикладомможутьбутинадмірні навантаження в спорті, інтенсивна праця. Гостра гіпоксія виникає надзвичайно швидко і може бути викликана вдиханням таких фізіоG логічно інертних газів, як азот, метан, гелій. Експериментальні твариG ни під час дихання цими газами гинуть через 45–80 с, якщо не поновG

люється постачання кисню.

Хронічна гіпоксія виникає при захворюваннях крові, серцевій і диG хальнійнедостатності,післятривалогоперебуваннявисоковгорахпід впливом неодноразового перебування в умовах недостатнього постаG чання кисню.

14.4. Компенсаторно!пристосувальні механізми гіпоксії

Збільшення легеневої вентиляції відбувається внаслідок рефлекG торного збудження дихального центру імпульсами з хеморецепторів судинного русла, головним чином синокаротидною і аортальною зоG нами, які, як правило, реагують на зміни хімічного складу і, в першу чергу, на накопичення вуглекислоти та іонів водню.

При гіпоксії також спостерігається мобілізація функції системи кро вообігу, спрямована на посилення доставки кисню тканинам (гіперG функціясерця,збільшенняшвидкостікровообігу,розкриваннянефункG ційних капілярних судин). Не менш важливою характеристикою кроG вообігу в умовах гіпоксії є перерозподіл крові в бік переважно кровоG забезпечення життєво важливих органів і підтримки оптимального кровообігу в легенях, серці, головному мозку внаслідок зменшення кровообігу шкіри, селезінки, м’язів, кишок, які за даних умов є депо крові. Підвищення кількості еритроцитів і гемоглобіну збільшує кисG неву ємність крові. Викид крові із депо може забезпечити екстремальG

не, але довготривале пристосування до гіпоксії.

При більш тривалій гіпоксії посилюється еритропоез у кістковому мозку, про що свідчить поява ретикулоцитів в крові, збільшення кількості мітозів у нормобластах і гіперплазія кісткового мозку. СтиG муляторами еритропоезу при гіпоксії стають еритропоетини нирок.

270

Глава 14. Гіпоксія

Вони стимулюють проліферацію клітин еритробластичного ряду

кістковогомозку.

Зміни кривої дисоціації оксигемоглобіну. При гіпоксії підвищується здатність молекули гемоглобіну приєднувати кисень у легенях і віддаG ватийоготканинам.Зсувкривоїдисоціаціївобластіверхньоїінфлексії влівосвідчитьпропідвищенняздатності Hbвбиратикисеньприбільш низькому парціальному тиску його в повітрі, що вдихається.

Зміщення вправо в ділянці нижньої інфлексії вказує на зменшенG ня спорідненості Hb з киснем при низьких значеннях рО2,тобто в ткаG

нинах. При цьому тканини можуть отримувати більше кисню з крові.

Механізми адаптації до гіпоксії. В системах, відповідальних за транспорт кисню, розвиваються явища гіпертрофії і гіперплазії. Збільшуєтьсямасадихальнихм’язів,легеневихальвеол,міокарда,нейG ронівдихальногоцентру;посилюєтьсякровозабезпеченняцихорганів за рахунок збільшення кількості функціонуючих капілярних судин і їх гіпертрофії (збільшення діаметра і довжини). Гіперплазію кісткоG вого мозку також можна розглядати як пластичне забезпечення гіперG

функції системи крові.

Адаптаційні зміни в системі утилізації кисню:

—посилення здатності тканинних ферментів утилізувати кисень, підтримувати достатньо високий рівень окиснювальних процесів

іздійснювати всупереч гіпоксемії нормальний синтез АТФ;

—більшефективневикористанняенергіїокиснювальнихпроцесів (так, у тканині головного мозку встановлено підвищення інтенсивG ностіокиснювальногофосфорилуваннявнаслідоквеликогосполученG ня цього процесу з окисненням);

—посилення процесів безкисневого визволення енергії за допоG могою гліколізу (останній активується продуктами розпаду АТФ і виG

вільненням інгібуючого впливу АТФ на головні ферменти гліколізу).

Патологічні зміни при гіпоксії. Порушення, які характерні для гіпоксії,виникаютьпринедостатностікиснюабовиснаженніпристоG сувальнихмеханізмів,якінеперекриваютьгіпоксії;розвиваєтьсякисG нева недостатність.

Нестача кисню в організмі призводить до порушення обміну реG човинтанакопиченняпродуктівнеповногоокиснення(молочнакисG лота, ацетон, оцтова та βGгідромасляна кислота), що спричинює розG витокметаболічногоацидозу.ПоявапродуктівперекисногоокисненG ня ліпідів (ПОЛ) — один з найважливіших факторів гіпоксичного ушкодження клітин.

Накопичуютьсяпроміжніпродуктибілковогообміну:збільшується вміст аміаку, знижується вміст глютаміну, порушується обмін фосфоG

271

Розділ ІІ. Типові патофізіологічні процеси

протеїдівіфосфоліпідів,установлюєтьсянегативнийазотистийбаланс, знижуються синтетичні процеси. Порушується обмін електролітів: знижується кількість внутрішньоклітинного калію, накопичуються іони кальцію. Спостерігається порушення синтезу медіаторів нервоG вої системи.

Внаслідок біохімічних порушень виникають структурні зміни уклітині:зменшеннярНукислийбікпризводитьдоушкодженнямемG бранилізосомізвиходомактивнихпротеолітичнихферментів,якіруйG

нують клітинні структури, зокрема мітохондрії, ядра.

Порушення в органах та системах. Першими ознаками кисневого голодування організму є порушення нервової діяльності: виникає ейG форія, яка характеризується емоційним та руховим збудженням, неG адекватністю поведінки. При тривалій гіпоксії розвивається гальмуG вання, порушується рефлекторна діяльність, регуляція дихання і кроG вообігу. Втрата свідомості і судоми є складними симптомами тяжкого перебігу гіпоксії.

За чутливістю до кисневого голодування на другому місті — серG цевийм’яз.Порушеннязбудливості,провідності,скороченняміокарда проявляються аритмією та тахікардією. Зменшення тонусу судин, неG достатність серця внаслідок порушення судинорухового центру приG зводять до загальних порушень кровообігу і гіпотензії.

ПорушеннязовнішньогодиханняполягаєврозладілегеневоївенG тиляції, спостерігається періодичне дихання Чейн — Стокса. ОсобG ливе значення має розвиток застійних явищ у легенях, при цьому поG товщується альвеолярноGкапілярна мембрана, розвивається фіброзG на тканина, погіршується дифузія кисню.

З боку інших систем спостерігається зниження секреції та рухової діяльності шлунка, кишок, підшлункової залози; первинна поліурія змінюється порушенням фільтрації нирок; у тяжких випадках поруG шується терморегуляція, внаслідок чого знижується температура тіла.

Кора надниркових залоз характеризується виснаженням функції.

Загальні принципи лікування гіпоксії. Велике значення мають захоG ди, спрямовані на корекцію патологічних порушень при гіпоксії, на знешкодження токсичних продуктів анаеробного обміну. Зараз виявG лено понад 150 речовин, які мають антигіпоксичні властивості, але різнізаспрямованістюбіологічноїдії(аміназин,апресин,індерал,барG баміл, дигоксин, анаболічні стероїди, різні препарати з лікарських рослин, вітаміни та інші фармакологічні засоби).

Всі протигіпоксичні препарати поділяють на такі групи:

— засоби, які покращують постачання кисню до тканин організG муабовнаслідокзбільшеннялегеневоївентиляції,об’ємноїшвидкості

272

Глава 14. Гіпоксія

кровотоку, кількості ретикулоцитів, еритроцитів і гемоглобіну в пеG риферичній крові, або внаслідок підвищення дисоціації оксигемогG лобіну;

—речовини, які підвищують стійкість тканин організму до кисG невої недостатності шляхом зменшення витрати енергетичних реG сурсів;

—сполуки, які сприяють утворенню енергії, тобто призводять до корекції порушеного тканинного дихання, біологічного окиснення, окиснювального фосфорилування і підвищують активність глікогеG нолізу;

—препарати, які нейтралізують продукти декомпенсованого меG таболічного ацидозу, нормалізують обмін електролітів і функцію клітинних мембран.

Здатність до перенесення гіпоксії можливо підвищити штучно. Перший спосіб полягає в зменшенні реактивності організму і його потреб в кисні (наркоз, гіпотермія), другий — у тренуванні, зміцненні

ібільш повному розвитку пристосувальних реакцій в умовах барокаG мери або високогір’я. М.М. Сиротинін розробив метод ступінчастої акліматизації до високогірного клімату. Тренування до гіпоксії підвиG щує стійкість організму не тільки до даної дії, але й до багатьох інших несприятливихфакторів,частководофізичногонавантаження,зміни температури зовнішнього середовища, інфекції, отруєння, впливу прискорення.

Базисні поняття (визначення)

Гіпоксія — зменшення вмісту кисню в тканинах; кисневе голодуG вання; порушення утилізації кисню тканинами.

Гіпоксемія — нестача кисню в крові.

Утилізація — використання, вживання з користю. Ейфорія — стан підвищеноGвеселого настрою.

273