2017-11-30
237
Участие О2 в биоокислении было экспериментально проверено П. Бэром в 1878 г. Он впервые доказал, что горная болезнь развивается от понижения рО2 во вдыхаемом воздухе, а не из-за разрежения атмосферы (т. е. не из-за снижения барометрического давления).
Классификация гипоксии. В России основы учения о гипоксии заложил великий физиолог И. М. Сеченов в фундаментальной работе по физиологии дыхания и газообменной функции крови в условиях нормального, повышенного и пониженного атмосферного давления.
Начальник кафедры общей и экспериментальной патологии, и начальник Медико-хирургической академии России В. В. Пашутин в конце XIX в. предложил выделять два типа кислородного голодания:
— экзогенное — в результате уменьшения рО2 во вдыхаемом воздухе;
— эндогенное — в результате нарушения доставки О2 тканям.
Ученик, сотрудник и преемник В. В. Пашутина, профессор П. М. Альбицкий в 1905 г. причиной развития кислородного голодания, наряду со снижением доставки О2 тканям, назвал нарушение процессов утилизации О2 тканями.
|
|
|
Согласно этиопатогенетической классификации Дж. Баркрофта, предложенной в 1920—1922 гг. и базировавшейся на изменении количества и качества гемоглобина (Нb), служащего основным переносчиком О2, гипоксия (аноксия) может быть следующих видов:
— аноксическая, возникающая вследствие недостаточной оксигенации Нb из-за снижения рО2 во вдыхаемом воздухе, альвеолярном воздухе и артериальной крови;
— анемическая, возникающая в результате уменьшения количества гемоглобина (Нb) либо его способности переносить О2;
— циркуляторная, возникающая вследствие нарушения циркуляции крови по сосудам.
Термин «гистотоксическая гипоксия» (тканевая гипоксия) предложен в 1922 г. М. Питерсом и В. Слайком, а также П. М. Альбицким для обозначения гипоксии, вызванной повреждением дыхательных ферментов, ответственных за утилизацию О2 клеточно-тканевыми структурами организма.
По предложению профессора (в последующем академика АМН СССР) Н. Н. Сиротинина на Международной конференции по гипоксии, проходившей в Киеве в 1949 г., выделены следующие типы гипоксии.
Гипоксический (в результате понижения рО2 во вдыхаемом воздухе и вследствие расстройств внешнего дыхания).
Гемический (в результате нарушения дыхательной функции крови:
— анемический тип — из-за уменьшения количества гемоглобина в крови;
— гипоксия при инактивации гемоглобина.
Циркуляторный (ишемический тип — из-за затруднения притока крови, застойный тип — из-за нарушения венозного оттока крови).
Тканевой.
По Международной классификации (МКБ 10) различают следующие типы гипоксии:
— аноксическая (гипоксическая) гипоксия — развивается вследствие недостаточности О2 в окружающей среде (вдыхаемом воздухе) и в результате нарушения внешнего дыхания;
|
|
|
— анемическая (гемическая) гипоксия — связана с уменьшением количества гемоглобина (Hb), обусловленным кровопотерей, развитием аутоиммунной анемии, уменьшением эритропоэза, нарушением качества Hb, в частности образованием MetHb;
— застойная гипоксия — при недостаточности сердечно-сосудистой системы;
— гистотоксическая гипоксия — при нарушениях ферментных систем, ответственных за процессы окисления и окислительного фосфорилирования.
Начальник кафедры патологической физиологии Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова профессор (в последующем академик АМН СССР) И. Р. Петров в 1952 г. предложил следующую классификацию гипоксии.
Гипоксия в результате понижения рО2 во вдыхаемом воздухе (гипоксический тип).
Гипоксия, возникающая при патологических процессах:
— дыхательный (респираторный) тип;
— циркуляторный (застойный или ишемический) тип;
— кровяной (анемический или гемический) тип;
— тканевой тип (из-за угнетения дыхательных ферментов);
— смешанный тип.
На Всесоюзной конференции по специальной и клинической физиологии в 1979 г. А. З. Колчинская и Н. Н. Сиротинин предложили более уточненную классификацию гипоксических состояний.
Гипоксия, вызванная возмущающими воздействиями на входе системы дыхания:
— гипоксический тип (снижение рО2 в воздухе);
— гипероксический тип (повышение рО2 в воздухе);
— гипербарический тип (резкое увеличение барометрического давления).
Гипоксия, вызванная возмущениями в отдельных звеньях системы дыхания:
— респираторный тип (патология органов дыхания);
— циркуляторный тип (патология сердечно-сосудистой системы, нарушения сердечной деятельности и циркуляции крови);
— гемический тип (патология крови, снижение ее кислородной емкости, способности гемоглобина переносить кислород);
— цитотоксический тип (поражение клеточного аппарата дыхания цитотоксическими веществами), может быть в виде первичной или вторичной тканевой гипоксии;
— субстратный тип (дефицит в клетках субстратов биологического окисления: глюкозы). При этом доставка к клеткам кислорода существенно не нарушена.
Гиперметаболическая гипоксия, или гипоксия нагрузки (повышение скорости потребления О2 и образования СО2 клеточно-тканевыми структурами, превышающие их возможности по обеспечению организма кислородом и выведению углекислого газа, например, при чрезмерной функциональной нагрузке, в том числе при избыточной мышечной деятельности).
В настоящее время (в зависимости от особенностей течения патологии) как экспериментаторами, так и клиническими физиологами, клиницистами различных специальностей выделены также следующие виды гипоксии.
По характеру развития гипоксии:
— скрытая;
— компенсированная;
— некомпенсированная (декомпенсированная).
По скорости (времени) развития гипоксии:
— молниеносная (секунды; например, при обморочной форме высотной болезни или разгерметизации летательного, особенно космического, аппарата на высоте более 19 км);
— острая (минуты, часы, например, при коллапсе, при коллаптоидной форме высотной болезни, острой массивной кровопотере, удушении или асфиксии);
— подострая (много часов и дней; при непродолжительном пребывании в условиях высокогорья, при острой пневмонии, при острой сердечной или дыхательной недостаточности);
— хроническая (много недель, месяцев, лет и даже десятилетий; при длительном пребывании в условиях высокогорья, хронической анемии, хронической сердечной, сердечно-сосудистой и дыхательной недостаточности).
По степени тяжести (в зависимости от рО2 в артериальной крови) гипоксия бывает легкой, средней тяжести, тяжелой и крайне тяжелой. При этих степенях гипоксии рО2 в артериальной крови соответственно равно 60—50 мм рт. ст., 50—40 мм рт. ст., 40—20 мм рт. ст. и менее 20 мм рт. ст.
|
|
|
По распространенности (объему) гипоксии: локальная и распространенная (генерализованная).
12.2. Общий патогенез гипоксии
Гипоксия возникает в результате нарушения функциональной системы по поддержанию в биосредах как внутри, так и вне клеток оптимального газового состава (рО2, рСО2) и pH. Газовый состав в организме нарушается чаще всего в результате расстройств доставки О2 к тканям. Важнейшая роль в этом принадлежит расстройствам функций дыхательной, сердечно-сосудистой систем, системы крови либо их различным сочетаниям.
Нельзя также забывать, что гипоксия может развиваться в результате:
— дефицита субстратов окисления;
— угнетения или разобщения процессов окисления и фосфорилирования;
— чрезмерной активации процессов анаэробного гликолиза.
Основное звено патогенеза любого вида гипоксии — абсолютная или относительная недостаточность процессов биологического окисления в клетках и внеклеточных структурах организма, приводящая к расстройству в них энергетического и пластического обменов. Эти нарушения сопровождаются накоплением продуктов неполного окисления, развитием ацидоза, протеолиза, повреждением лизосом, аутолизом клеток. Общий патогенез гипоксии представлен на рис. 12.2.
Рис. 12.2. Общий патогенез гипоксии
Дефицит О2 сопровождается снижением ресинтеза различных макроэргов (аденозинтрифосфат — АТФ, гуанозинтрифосфат — ГТФ, аденозиндифосфат — АДФ, гуанозиндифосфат — ГДФ, креатинфосфат — КРФ) прежде всего в митохондриях, что приводит к возникновению дефицита этих соединений в клетках и межклеточных структурах, а значит, характеризуется недостатком энергообеспечения различных метаболических, структурных и физиологических процессов в организме. При этом уменьшается не только окислительное фосфорилирование, но и свободное окисление (в силу чего уменьшаются основной обмен, теплопродукция и другие функции), активизируются анаэробные процессы, накапливаются недоокисленные метаболиты в различных биосредах организма.
|
|
|
На фоне дефицита макроэргов, особенно АТФ и КРФ (в условиях уменьшения, но не отсутствия О2 в организме), активизируется генетический аппарат, увеличивается интенсивность функционирования структур клеток, повышается биогенез митохондрий и других клеточных органелл, увеличивается их функционирование. Это приводит сначала к устранению дефицита АТФ и развитию гипертрофии, а затем — к уменьшению интенсивности функционирования структур, снижению использования макроэргов, особенно АТФ, ликвидации нарушений жизнедеятельности. В итоге развивается адаптация клеточно-тканевых структур к недостатку О2.
Можно утверждать, что основу долговременного приспособления организма к гипоксии составляет структурно обеспеченная гиперфункция систем транспорта и утилизации О2, что обусловлено активизацией генетического аппарата клетки, повышением синтеза нуклеиновых кислот, белка, мощности митохондрий и развитием гипертрофии клеточно-тканевых структур. Но такое приспособление обмена веществ возможно, главным образом, при хронической гипоксии.
При острой гипоксии, в силу острого дефицита О2, может произойти резкое нарушение метаболизма, структуры и функций клеток, что нередко приводит к их гибели.
Рассматривая влияние недостатка О2 на организм, необходимо учитывать различную чувствительность его органов и тканей к гипоксии. Обычно характерна следующая закономерность: чем выше обменные процессы в тканях и органах, тем ниже их устойчивость к кислородному голоданию. Важную роль в обеспечении такой устойчивости играет мощность их гликолитической системы (способность вырабатывать энергию при низком содержании кислорода или даже без его участия), а также запас в организме макроэргов и их субстратов.
Общеизвестно, что при одинаковой степени кислородной недостаточности потенциальные возможности генетического аппарата по обеспечению пластического закрепления гиперфункции существенно различаются:
— наиболее чувствительна к гипоксии кора больших полушарий головного мозга (ее структуры без кислорода погибают в течение 3—6 мин, что зависит от скорости нарастания гипоксии и других условий;
— подкорковые центры (особенно стволовые и спинномозговые) могут существовать без кислорода примерно 15—20 мин;
— очень чувствителен к гипоксии миокард (в ответ на гипоксемию, ишемию или венозную гиперемию в нем довольно быстро развиваются дистрофические, некробиотические и некротические процессы);
— чувствительны к недостатку кислорода многие эндокринные железы и паренхиматозные органы, следует, однако, отметить, что среди них наиболее устойчивы к гипоксии надпочечники и почки;
— высоко устойчивы к гипоксии кожа, волосы, сухожилия, хрящи и кости.
При развитии гипоксии в организме формируются различные как компенсаторно-приспособительные, так и патологические реакции.
Компенсаторно-приспособительные реакции при гипоксии. При гипоксии всегда развиваются различные компенсаторно-приспособительные реакции, которые можно разделить на две группы: экстренные и инертные (рис. 12.2).
Экстренные (лабильные или аварийные) компенсаторно-приспособительные реакции характерны, главным образом, для острой гипоксии. К ним относят реакции со стороны дыхательной системы, сердечно-сосудистой системы и системы крови (рис. 12.3).
Рис. 12.3. Уровни адаптации к гипоксии
Изменения функций дыхательной системы проявляются развитием одышки в виде глубокого частого дыхания, сопровождающегося гипервентиляцией.
Изменения функций сердечно-сосудистой системы характеризуются тахикардией, увеличением сердечного выброса и минутного объема крови (МОК), централизацией кровообращения (т. е. усилением кровотока в жизненно важных образованиях организма — в мозге, сердце, легких, главным образом, за счет уменьшения кровотока в коже, подкожной клетчатке, органах брюшной полости и других), выбросом крови из органов депо (синусов костного мозга, селезенки, печени).
Изменения состояния системы крови проявляются ускорением процесса связывания Hb с О2 в крови легочных капилляров, активизацией процесса диссоциации HbО2 в капиллярной крови тканей, появлением или увеличением в крови фетального Hb (который способен выполнять дыхательную функцию при относительно низком напряжении О2 в циркулирующей крови).
В результате этих реакций ткани и органы организма, особенно жизненно важные, получают кислород быстрее и в большем количестве, что сопровождается увеличением артериовенозной разницы по кислороду.
Инертные, стабильные и мощные компенсаторно-приспособительные реакции характерны, главным образом, для хронической гипоксии, например, для средне- и высокогорной гипоксии, для хронической патологии дыхательной и сердечно-сосудистой систем.
К ним относят реакции со стороны нейроэндокринной и иммунной систем, а также ряда исполнительных систем (системы крови, системы энергетического и пластического обеспечения структур организма, системы утилизации кислорода тканями и др.).
Изменения функций нейроэндокринной системы проявляются активной перестройкой ряда ее комплексов и звеньев, в частности, повышенным синтезом и инкрецией кортико- и тиреолиберина, адренокортикотропного гормона, кортизола, тиреотропина и сниженной секрецией трийодтиронина и тироксина. Подобные гормональные сдвиги позволяют тканям организма экономнее использовать кислород, облегчать работу сердца и обеспечивать выполнение значительной физической работы.
Изменения функций иммунной системы характеризуются перестройкой (преимущественно уменьшением) активности как гуморального, так и клеточного звеньев иммунитета (состояние последних определяют по активности системы комплемента, лизоцима, β-лизинов; количеству нейтрофилов и моноцитов и способности их к адгезии, распластыванию и фагоцитозу; содержанию иммуноглобулина М (IgM) и титрам стафилококкового антитоксина, антистрептолизина О; содержанию в крови Т-лимфоцитов, особенно Т-хелперов, и В-лимфоцитов). В частности, это сопровождается снижением устойчивости организма к бактериальной и паразитарной инфекциям и повышением в крови количества Т-супрессоров, IgA, IgG и устойчивости организма к вирусной (в том числе гриппозной) инфекции. В целом гипореактивность иммунной системы можно рассматривать как приспособительный механизм, отражающий более экономное ее функционирование в условиях недостатка кислорода.
Изменения функций системы крови проявляются активизацией кроветворения (главным образом эритропоэза) на фоне недостатка кислорода, увеличения концентрации продуктов распада эритроцитов, недоокисленных метаболитов и различных физиологически активных веществ. Все это служит основой для длительного стабильного функционирования клеточно-тканевых структур исполнительных (сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной, выделительной, репродуктивной) и регуляторных (нервной, эндокринной, иммунной, генетической) систем организма, в том числе эритропоэтинов. Все это сопровождается увеличением количества эритроцитов в крови, повышением содержания гемоглобина и миоглобина в организме, улучшением переноса О2 и снабжения им различных клеточно-тканевых структур организма.
Изменения состояния метаболических систем и метаболических процессов направлены на улучшение энергетического и пластического обеспечения длительной гиперфункции систем транспорта и утилизации кислорода. Постепенно происходит перестройка обмена веществ, сначала активизируются процессы анаэробного обмена (анаэробного гликолитического обеспечения жизненных функций), а затем — аэробного обмена. Стимулируется синтез дыхательных ферментов, РНК, ДНК, митохондрий, рибосом, микросом и других органелл, обеспечивающих длительную акклиматизацию организма (прежде всего, сердечно-сосудистой и дыхательной систем) к условиям жизни, сопровождающихся недостатком в среде обитания кислорода. Далее обмен веществ перестраивается, становится более экономным.
Изменения состояния систем утилизации кислорода тканями проявляются увеличением способности тканевых ферментов утилизировать кислород (качественные изменения конечных ферментов дыхательной цепи — цитохромоксидазы и др.; увеличение их сродства к кислороду), повышением эффективности и сопряжения процессов окисления и фосфорилирования, активизацией анаэробного гликолиза.
Все это служит основой для длительного стабильного функционирования клеточно-тканевых структур исполнительных (сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной, выделительной, репродуктивной) и регуляторных (нервной, эндокринной, иммунной, генетической) систем организма.
Патологические реакции при гипоксии могут проявляться в виде тех или иных расстройств деятельности регуляторных, исполнительных и метаболических систем.
Расстройства функций нервной системы обусловлены высокой чувствительностью, малой устойчивостью, особенно центральных ее отделов, к гипоксии. Скорость и степень их развития находятся в прямой зависимости от скорости и выраженности нарушений центрального (мозгового) кровообращения (поверхностных, центральных и глубоких слоев коры больших полушарий, особенно области двигательного анализатора и мозжечка, затем гипоталамуса, гиппокампа, ствола мозга и, наконец, спинного мозга). Основу нарушений ЦНС составляют морфологические и метаболические изменения нейронов (увеличение объема и деструкция крист митохондрий, саркоплазматического ретикулума, утолщение их мембран, сдвиг pH в кислую сторону, фрагментация, сморщивание и лизис органелл и целых клеток).
Нарушение деятельности ЦНС проявляется в ослаблении процессов внутреннего торможения, что приводит к развитию эйфории, снижению критического отношения к окружающей действительности, а также к оценке своего состояния (самокритики), двигательному возбуждению, сменяющемуся грубыми расстройствами координации и активности мышечных сокращений (движений) вплоть до развития судорог, нарушения и потери сознания.
Расстройства функций эндокринной системы возникают по мере ослабления адаптивных перестроек и нарастания дизадаптивных сдвигов со стороны гипоталамуса, гипофиза, щитовидной, поджелудочной, надпочечниковых и половых желез. Эти расстройства обусловлены, главным образом, скоростью и степенью нарушений кровообращения, а также метаболизма. Сначала выявляют расстройства различных звеньев внежелезистого отдела (гормонрецепторного взаимодействия, метаболизма, выделения и транспорта гормонов), затем — железистого отдела (в виде снижения и/или качественного расстройства синтеза гормонов), позже всего — центрального отдела того или иного эндокринного комплекса (особенно ответственного за сохранение и поддержание жизни организма).
Расстройства функций иммунной системы обусловлены разной устойчивостью и чувствительностью ее центральных и периферических звеньев как к недостатку кислорода, так и к продуктам промежуточного обмена, особенно к действию стресс-гормонов (особенно глюкокортикоидов коры надпочечников). По мере нарастания гипоксии, метаболических расстройств и чрезмерного синтеза глюкокортикоидов, развивается и усиливается иммунодефицит (как клеточный, так и гуморальный) со всеми его отрицательными последствиями (инфекции, интоксикации и др.).
Расстройства функций системы кровообращения при гипоксии обусловлены нарушениями деятельности сердечно-сосудистого центра, функционирования сердца (например, аритмии и слабость мышечных сокращений, возникающие в результате нарушений возбудимости, автоматизма, проводимости и сократимости сердца), тонуса сосудов (ослабление прессорных и усиление депрессорных нервно-гуморальных влияний на них), костного мозга, объема и состава крови (например, увеличение депонирования, концентрации крови и замедление ее движения, уменьшение в крови содержания HbО2 и увеличение в ней количества восстановленного Hb). Все это приводит к развитию и усилению расстройств системного, органного и, особенно, микроциркуляторного кровообращения, а также снижению способности гемоглобина эритроцитов переносить как О2, так и СО2.
Расстройства функций системы дыхания при гипоксии проявляются нарушениями активности и взаимосвязи как различных отделов дыхательного центра, так и основных процессов внешнего дыхания (вентиляции, диффузии и перфузии). Сначала возникает одышка в виде частого поверхностного дыхания, развивающаяся в результате повышения возбудимости дыхательного центра к СО2 и недоокисленным метаболитам. Затем появляются периодические и терминальные виды дыхания, возникающие вследствие снижения как возбудимости, так и лабильности дыхательного центра. Наконец, финалом может быть остановка дыхания, происходящая в результате дезинтеграции деятельности инспираторных и экспираторных дыхательных нейронов, а также нарушения эфферентации к дыхательным мышцам. Все это приводит к развитию и нарастанию дыхательной недостаточности.
Расстройства функций системы пищеварения при гипоксии, как правило, сопровождаются развитием и усилением нарушения взаимосвязи моторики, секреции соков, образования ФАВ, всасывания питательных и регуляторных веществ в различных отделах пищеварительного тракта. Последнее завершается развитием и прогрессированием недостаточности системы пищеварения.
Расстройства деятельности метаболических систем и состояния метаболических процессов характеризуются нарушениями как энергетического, так и пластического обмена. Практически во всех органах и тканях отмечают нарушения процессов митохондриального и микросомального окисления, а также сопряженного окислительного фосфорилирования (сопровождающегося снижением не только биосинтеза, но и транспорта и утилизации макроэргов, особенно АТФ и КРФ). Одновременно, хотя и в разной степени, развиваются расстройства практически всех видов обмена веществ, проявляющиеся активизацией катаболических и торможением анаболических процессов. Так, нарушение обмена углеводов, липидов, белков и их комплексных соединений в результате недостаточности кислорода в организме сопровождаются накоплением в тканях и крови их недоокисленных веществ (лактата, пирувата, кетоновых тел, кетокислот и др.) и дефицитом буферных оснований. Это приводит к развитию и прогрессированию метаболического ацидоза, накоплению токсических, особенно азотсодержащих метаболитов, что способствует еще большему повреждению как структур, так и функций клеток, тканей, органов, систем и всего организма.
8.3. Характеристика экзогенных типов гипоксии
Гипероксическая гипоксия развивается в результате патогенно высокого парциального давления кислорода (рО2) во вдыхаемом воздухе (при нормальном атмосферном давлении — 760 мм рт. ст., парциальное давление кислорода в окружающем нас воздухе равно 159 мм рт. ст.).
Гипероксия — комплекс физиологических реакций и патологических изменений, развивающихся при повышенном напряжении кислорода в тканях организма вследствие увеличения его содержания во вдыхаемой газовой смеси или в окружающей газовой среде. В зависимости от уровня внешнего давления гипероксическая газовая среда может быть нормобарической, гипобарической и гипербарической. Нормо- и гипобарическая гипероксия возможны в авиации и космонавтике при использовании для дыхания вместо воздуха кислорода, а также в лечебной практике. Гипербарическая гипероксия встречается у водолазов, а также у больных при проведении сеансов гипербарической оксигенации.
Это приводит к значительному повышению напряжения О2 в различных тканях организма, что и становится основным звеном патогенеза гипероксической гипоксии.
Реакции организма при гипероксии зависят от уровня парциального давления кислорода (рО2) в легких и длительности его действия. Вначале они имеют приспособительное значение. При определенной концентрации кислорода, барометрического давления и продолжительности включаются защитные реакции, направленные на ограничение чрезмерного повышения рО2 в тканях, особенно в головном мозге. Эта защита состоит прежде всего в ослаблении легочной вентиляции и центрального кровообращения.
По времени перехода физиологических реакций в патологические отмечается выраженная вариабельность индивидуальной чувствительности к кислородной интоксикации (у практически здорового человека). Безопасная экспозиция нормобарической гипероксии составляет 8—12 ч. При гипербарической гипероксии симптомы отравления кислородом могут развиться через несколько минут. Такие факторы, как физическая нагрузка, низкая температура окружающего воздуха, повышенное содержание углекислого газа, наркотические концентрации индифферентных газов в воздушной среде, способствуют развитию кислородного отравления.
Гипероксическая гипоксия — это следствие токсичного действия кислорода при его аномально высоком парциальном давлении в альвеолярной газовой смеси и напряжении в артериальной крови и в тканях. Под токсичным действием кислорода понимают повреждения тканей, клеток и интерстициальных тканевых структур, обусловленные свободнорадикальным окислением.
Токсическому действию кислорода особенно подвержены старики, у которых со старением падает активность антиоксидантных систем, в частности ферментов супероксиддисмутазы, каталаз и пероксидазы. Циркуляторная гипоксия при травматическом шоке предрасполагает к токсическому эффекту кислорода, вызывая через свободнорадикалыюе окисление и дефицит свободной энергии недостаточность антиоксидантных систем.
При гипероксической гипоксии высокое напряжение кислорода в тканях ведет к окислительной деструкции внутриклеточных митохондриальных структур, что угнетает тканевое дыхание или снижает эффективность улавливания клеткой свободной энергии при биологическом окислении.
Патогенез гипероксической гипоксии весьма сложен, так как этот вид кислородной недостаточности сопровождается разнообразными сдвигами обмена веществ под влиянием высокого напряжения кислорода в тканях.
Стадии патогенеза гипероксического типа гипоксии
1-я стадия. Токсическое действие на клеточные, интерстициальные структуры организма как кислорода, так и его свободных радикалов и перекисей; недостатку (угнетению) антиоксидантной системы (SH-содержащих энзимов, глутатионов, пероксидазы, каталазы, супероксид-дисмутазы и др.).
2-я стадия. Снижение в спинном и головном мозге, при избыточном парциальном давлении кислорода в артериальной крови, содержания тормозных медиаторов — глицина и ГАМК (нередко обусловливающих развитие судорожного синдрома, так называемой кислородной эпилепсии).
3-я стадия. Повреждение клеточных и субклеточных мембран различных тканей и органов (мозга, печени, почек и, особенно, легких) и т. д.
Прежде всего происходит инактивация многих энзимов, особенно тех, которые содержат сульфгидрильные группы. Одним из следствий системной ферментопатии при гипероксической гипоксии выступает падение содержания в мозге гамма-аминобутирата, главного тормозного медиатора серого вещества, что обусловливает судорожный синдром кортикального генеза. Высокое напряжение кислорода в тканях приводят к усиленному образованию свободных кислородных радикалов, нарушающих образование дезоксирибонуклеиновой кислоты и тем самым извращающих внутриклеточный синтез белка.
Кроме того, свободнорадикальное окисление фосфолипидов клеточных мембран как фактор первичной альтерации тканей служит инициирующим моментом воспаления. При увеличении парциального давления кислорода во вдыхаемой газовой смеси в первую очередь патологические изменения возникают в легочной паренхиме, в которой в наибольшей степени возрастают напряжение кислорода и образование свободных кислородных радикалов.
Патогенез повреждения активными формами кислорода легочной паренхимы состоит из нескольских стадий:
1-я стадия. Разрушение сурфактанта альвеолоцитов, эндотелиоцитов микрососудов и других клеточно-тканевых структур.
2-я стадия. Развитие отека и многочисленных участков ателектаза легких.
3-я стадия. Расстройства процессов вентиляции, диффузии, перфузии и величины вентиляционно-перфузионного отношения.
4-я стадия. Утолщение альвеоллокапиллярных мембран.
5-я стадия. Замещение паренхиматозной ткани соединительной, с развитием фиброза легких.
При гипероксии снижаются минутный объем дыхания и кровообращения, частота сердечных сокращений, ударный объем сердца, возникает артериальная гипотензия, происходит уменьшение объема циркулирующей крови и возникает ее депонирование в паренхиматозных органах. Одновременно сужаются мелкие артерии и артериолы мозга, сетчатки глаза и почек, наиболее чувствительные как к недостатку, так и к избытку кислорода. В целом, этими реакциями достигается соответствие потребности тканей в кислороде и его доставки. Ведущее значение в формировании этих приспособительных реакций на гипероксию имеют хеморецепторы синокаротидных клубочков, определяющие и защитные реакции организма на гипоксию. Порог возбуждения данных рецепторов по рО2 составляет 160—180 мм рт.ст. (21,3—24,0 кПа), поэтому даже в норме (ра О2 96—105 мм рт.ст., или 13,2—14,0 кПа) они формируют побуждающую афферентацию, которая стимулирует внешнее дыхание и центральное кровообращение. При превышении указанного порога побуждающая импульсация в синокаротидных клубочках ослабевает и активность внешнего дыхания и центрального кровообращения снижается.
