Дыхание при гипоксии

Гипоксией (кислородной недостаточностью) называется со­стояние, наступающее в организме при неадекватном снабжении тканей и органов кислородом или при нарушении утилизации в них кислорода в процессе биологического окисления. Исходя из этого достаточно точного определения гипоксии, все гипоксичес-кие состояния целесообразно разделить на экзогенные и эндоген­ные (см. схему).

Экзогенная гипоксия развивается в результате действия изме­ненных (в сравнении с обычными) факторов внешней среды.

Эндогенная гипоксия возникает при различных физиологиче­ских и патологических изменениях в различных функциональ­ных системах организма.

Реакция внешнего дыхания на гипоксию зависит от продол­жительности и скорости нарастания гипоксического воздейст­вия, степени потребления кислорода (покой и физическая нагруз­ка), индивидуальных особенностей организма и совокупности ге­нетически обусловленных свойств и наследственных морфофункциональных признаков (экопортрет коренных жителей вы­сокогорья и популяции различных этнических групп).

Наблюдаемая в условиях кислородной недостаточности пер­воначальная гипоксическая стимуляция дыхания приводит к вы­мыванию углекислоты из крови и развитию дыхательного алкало­за. Гипоксия сочетается с гипокапнией. В свою очередь, это способствует увеличению рН внеклеточной жидкости мозга. Центральные хеморецепторы реагируют на подобный сдвиг рН в цереброспинальной жидкости мозга резким снижением своей ак­тивности. Это вызывает настолько существенное торможение нейронов дыхательного центра, что он становится нечувствитель­ным к стимулам, исходящим от периферических хеморецепторов. Наступает своеобразная гипоксическая «глухота». Цесмотря на сохраняющуюся гипоксию, постепенно гиперпноэ сменяется непроизвольной гиповентиляцией, что в определенной мере спо­собствует также сохранению физиологически необходимого ко­личества углекислоты.

Классификация гипоксических состояний (Н.А. Агаджанян, А.Я. Чижов, 1997)

Реакция на гипоксию у коренных жителей высокогорья и у горных животных практически отсутствует, и, по мнению многих авторов, у жителей равнин гипоксическая реакция также исчеза­ет после продолжительной (не менее 3 — 5 лет) их адаптации к ус­ловиям высокогорья.

Основными факторами долговременной акклиматизации к условиям высокогорья являются: повышение содержания угле­кислоты и понижение содержания кислорода в крови на фоне снижения чувствительности периферических хеморецепторов к гипоксии, увеличения плотности капиллляров и относительно вы­сокого уровня утилизации тканями О₂ из крови (рис. 23). У горцев также возрастают диффузионная способность легких и кисло­родная емкость крови за счет роста концентрации гемоглобина. Одним из механизмов, позволяющих горцам в условиях гипоксии повысить отдачу кислорода тканям и сохранить углекислоту, является способность повышенного образования у них метаболита глюкозы — 2,3 дифосфоглицерата. Этот метаболит снижает сродство гемоглобина к кислороду.

Рис.23. Плотность капилляров сердца:

а — сердце жителя равнины, б — сердце горца

Предметом интенсивных физиологических исследований как в эксперименте, так и в различных природно-климатических и производственных условиях является изучение функциональ­ного взаимодействия систем регуляции дыхания и кровообра­щения. Обе системы имеют общие рефлексогенные зоны в сосу­дах, которые посылают афферентные сигналы к специализиро­ванным нейронам основного чувствительного ядра продолгова­того мозга — ядра одиночного пучка. Здесь же в непосредствен­ной близости находятся дорсальное ядро дыхательного центра и сосудо-двигательный центр. Особо следует отметить, что легкие являются единственным органом, куда поступает весь минут­ный объем крови. Это обеспечивает не только газотранспорт­ную функцию, но и роль своеобразного фильтра, который опре­деляет состав биологически активных веществ в крови и их ме­таболизм.