Изменения газового состава и рН крови при гемической гипоксии

Изменения газового состава и рН крови при гемической гипоксии представлены на рисунке 16-4. Они включают:

Ú снижение объемного содержания кислорода в артериальной крови (V_aO₂ в норме равно 19,5–21 объемных %);

Ú снижение р_vO₂ (венозная гипоксемия);

Ú уменьшение V_vO₂;

Ú негазовый ацидоз;

Ú снижение артерио-венозной разницы по кислороду.

Важно заметить, что при гемической гипоксии сохраняется нормальное (!) парциальное напряжение кислорода в артериальной крови.

Ы верстка! вставить рисунок «рис-16-4» Ы

Рис. 16-4. Типичные изменения газового состава и рН крови при гипоксии гемического типа. АВР — артерио-венозная разница по кислороду.

Тканевая гипоксия

Причины тканевой гипоксии — факторы, снижающие эффективность утилизации кислорода клетками тканей и/или сопряжения окисления и фосфорилирования.

Патогенез тканевой гипоксии включает несколько ключевых звеньев. К их числу относят следующие.

· Снижение эффективности усвоения кислорода клетками. Наиболее часто это результат следующих процессов.

à Подавление активности ферментов биологического окисления.

à Значительное изменение физико-химических параметров в тканях.

à Торможение синтеза ферментов биологического окисления и повреждения мембран клеток.

· Подавление активности ферментов биологического окисления наблюдается при следующих процессах.

à Специфическое ингибирование ферментов биологического окисления. Примером могут служить ионы циана (CN^–), препятствующие окислению цитохрома. В результате блокируется восстановление железа дыхательного фермента и транспорта кислорода к цитохрому. При этом реакции тканевого дыхания, активируемые другими агентами (не содержащими железо), не ингибируются. Однако эффективность этих реакций весьма мала и не предотвращает развития гипоксии и нарушений жизнедеятельности. Аналогичные последствия вызывает блокада активных центров ферментов тканевого дыхания антимицином А, соединениями, содержащими сульфид-ион S^2– и некоторыми другими веществами.

à Неспецифическое подавление активности ферментов ионами металлов (Ag²⁺, Hg²⁺, Cu²⁺). При этом указанные металлы обратимо взаимодействуют с SH-группами фермента с образованием его неактивной меркаптоидной формы.

à Конкурентное ингибирование ферментов биологического окисления. Оно заключается в блокировании активного центра фермента веществом, имеющим структурную аналогию с естественным субстратом реакции. Эффект конкурентного ингибирования фермента может быть устранен или снижен при возрастании содержания в клетке истинного субстрата. В роли конкурентных ингибиторов могут выступать оксалат и малонат, блокирующие взаимодействие сукцината с сукцинатдегидрогеназой в цикле трикарбоновых кислот; фторлимонная кислота, конкурирующая за активный центр аконитазы с цитратом.

· Изменения физико-химических параметров в тканях (температуры, электролитного состава, рН, фазового состояния мембранных компонентов) в более или менее выраженной мере снижают эффективность биологического окисления. Отклонение от нормы указанных и других параметров наблюдается при многих болезнях и патологических состояниях: гипертермиях и гипотермиях, недостаточности различных органов (сердца, почек, печени), анемиях и ряде других).

· Торможение синтеза ферментов биологического окисления может наблюдаться при общем или частичном (особенно белковом) голодании; при большинстве гипо- и дисвитаминозов; нарушении обмена минеральных веществ, необходимых для синтеза ферментов.

· Повреждение мембран. В наибольшей мере это относится к мембранам митохондрий. Важно, что выраженная гипоксия любого типа сама по себе активирует многие механизмы, приводящие к повреждению мембран и ферментов клеток с развитием тканевой гипоксии.

· Снижение степени сопряжения окисления и фосфорилирования макроэргических соединений в дыхательной цепи. В этих условиях увеличиваются расход кислорода тканями и интенсивность функционирования компонентов дыхательной цепи. Однако большая часть энергии транспорта электронов трансформируется в тепло и не используется для ресинтеза макроэргов. Эффективность биологического окисления снижается. Клетки не получают энергетического обеспечения. В связи с этим нарушаются их функции и нарушается жизнедеятельность организма в целом.

Выраженной способностью разобщать процессы окисления и фосфорилирования обладают многие эндогенные агенты (например, избыток Ca²⁺, H⁺, ВЖК, йодсодержащие гормоны щитовидной железы), а также экзогенные вещества (2,4-динитрофенол, дикумарин, пентахлорфенол, грамицидин и другие).

Изменения газового состава и рН крови при тканевой гипоксии представлены на рисунке 16-5. Они характеризуются:

Ú увеличением парциального напряжения кислорода в венозной крови;

Ú повышением сатурации Hb кислородом в венозной крови;

Ú увеличением объемного содержания кислорода в венозной крови;

Ú нормальным диапазон рО₂, SO₂ и VO₂ в артериальной крови (в типичных случаях);

Ú уменьшением артерио-венозной разницы по кислороду (исключением является тканевая гипоксия, развившаяся при действии разобщителей окисления и фосфорилирования);

Ú негазовым ацидозом.

Ы верстка! вставить рисунок «рис-16-5» Ы

Рис. 16-5. Типичные изменения газового состава и рН крови при гипоксии тканевого типа. * При действии разобщающих агентов может меняться незначительно.

Субстратный тип гипоксии

Причины — дефицит в клетках субстратов биологического окисления. В клинической практике речь чаще всего идет о глюкозе. При этом доставка к клеткам кислорода существенно не нарушена.

Патогенез субстратной гипоксии заключается в прогрессирующем торможении биологического окисления. В связи с этим в клетках быстро снижается содержание АТФ и креатинфосфата, величина МП. Изменяются и другие электрофизиологические показатели, нарушаются различные пути метаболизма и пластические процессы.

Изменения газового состава и рН крови при субстратной гипоксии представлены на рисунке 16-6. Они заключаются в:

Ú увеличении парциального напряжения кислорода в венозной крови;

Ú повышении сатурации кислородом Hb эритроцитов в венозной крови;

Ú возрастании объемного содержания кислорода в венозной крови;

Ú уменьшении артерио-венозной разницы по кислороду;

Ú сохранении нормальных значений p_aO₂, S_aO₂, V_aO₂;

Ú развитии ацидоза в результате нарушений обмена веществ, гемодинамики, внешнего дыхания и других изменений, обусловленных болезнью или патологическим процессом, вызвавшим гипоксию субстратного типа. Например, при СД — дефицит глюкозы в клетках, в организме накапливаются КТ, лактат, пируват (в связи с нарушением липидного и углеводного обмена), что приводит к метаболическому ацидозу.

Ы верстка! вставить рисунок «рис-16-6» Ы

Рис. 16-6. Типичные изменения газового состава и рН крови при гипоксии субстратного типа; * АВР — артерио‑венозная разница по кислороду.

Перегрузочный тип гипоксии

Причины перегрузочной гипоксии заключаются в значительном и/или длительном увеличении функций тканей, органов или их систем. При этом интенсификация доставки к ним кислорода и субстратов метаболизма, обмена веществ, реакций сопряжения окисления и фосфорилирования не способны устранить дефицита макроэргических соединений, развившегося в результате гиперфункции клетки. Наиболее часто это наблюдается в ситуациях, вызывающих повышенное и/или продолжительное функционирование скелетных мышц и/или миокарда.