Інструкція до практичного заняття

Тема: Гіпоксія. Набряк легень

Мета: вивчити макро- та мікропрепарати.

Знати: зміни в тканинах та клітинах при гіпоксії, набряку легень.

Вміти: вирішувати ситуаційні завдання з теми; вміти пояснювати роль гарячки; розпізнавати патоморфологічні зміни в разі гарячки у клітинах та тканинах.

 

Матеріально-технічне оснащення:

1. Малюнки.

2. Таблиці.

3. Схеми.

 

Теоретична частина:

Гіпоксія (кисневе голодування) - це типовий патологічний процес, який виникає внаслідок недостатнього постачання тканин киснем або недостатнього використання його тканинами. Запаси кисню в організмі мізерні - 0,025-0,030 л/кг маси тіла. Тому гіпоксія - дуже поширений процес, він лежить в основі багатьох захворювань або супроводжує їх.
Виділяють чотири головні типи гіпоксій: гіпоксична, гемічна, циркуляторна, гістотоксична.

Гіпоксична гіпоксія. Суть її зводиться до того, що в артеріальній крові знижується напруження кисню, зменшується насичення киснем гемоглобіну і в результаті зменшується загальний вміст кисню, тобто розвивається гіпоксемія.
Відомо декілька причин, здатних знизити напруження кисню в крові, що відтікає від легень. Насамперед слід назвати зниження парціального тиску кисню у вдихуваному повітрі. Людина зустрічається з цим фактором при підйомі на висоту (альпіністи, дослідники, льотчики). Парціальний тиск кисню на рівні моря дорівнює 159 мм рт.ст., на висоті 5500 м - тільки 80 мм рт.ст.
Як правило, дія низького парціального тиску кисню на людський організм короткочасна. Хронічного впливу зазнають жителі гірських районів. Понад 90 % населення земної кулі живе в низинних місцевостях або на плоскогір’ї. На висоті 2000 м проживає приблизно 250 млн осіб, на висоті до 3000 м - понад 50 млн, на високогір’ї (3000-5300 м) – понад 30 млн. Найбільша кількість жителів високогір’я припадає на Азію (Гімалаї) і Південну Америку (Анди). Промислові розробки корисних копалин в Андах ведуться на висоті 2000 м.
В низинних місцевостях зниження парціального тиску кисню в повітрі можливе тоді, коли він заміщується іншими газами. Наприклад, в шахтах кисень може бути витіснений метаном, в колодязях - вуглекислим газом. Тиск кисню знижується під час роботи в замкнутих просторах, при вдиханні газової суміші з низьким вмістом кисню. Гіпоксію такого походження називають екзогенною.
Друга різновидність гіпоксичної гіпоксії пов’язана з дихальною недостатністю, тобто з порушенням основних процесів, які забезпечують зовнішнє дихання - вентиляції, дифузії і перфузії. Її називають дихальною, або респіраторною.
Зниження альвеолярної вентиляції і зниження парціального тиску кисню в альвеолярному повітрі трапляється при ураженні дихальних шляхів і паренхіми легень (емфізема,, ларингоспазм, набряк гортані, бронхоспазм, аспірація стороннього тіла, пухлина), при значному зменшенні об’єму легень (пневмоторакс, гідроторакс), при деформаціях грудної клітки, пригніченні дихального центра наркотиками.
Погіршення дифузії кисню через альвеолярну стінку пов’язане з її потовщенням і зміною гістологічної структури (фіброз, набряк, пневмоконіоз, пневмонія).
Змішування артеріальної і венозної крові має місце при деяких вадах серцево-судинної системи, наприклад при незарощенні Боталової протоки.

Гемічна гіпоксія. Основа цієї гіпоксії - зменшення кисневої ємкості крові. Киснева ємкість - це той об’єм кисню в літрах, який може бути зв’язаний 100 мл крові при 100 %-ному насиченні гемоглобіну (без врахування кисню, розчиненого в плазмі). Оскільки гемоглобін крові, що відтікає від легень, насичується киснем лише на 95-97 %, то фактичний вміст кисню в крові нижчий від кисневої ємкості.
В умовах патології киснева ємкість може різко зменшуватися. Можливі два варіанти гемічної гіпоксії - анемічний і токсичний.
При анемічній формі зменшується кількість циркулюючого гемоглобіну - внаслідок крововтрати, гемолізу еритроцитів або пригнічення кровотворної функції кісткового мозку.
Токсична форма виникає в разі отруєння гемічними отрутами. При цьому загальний вміст гемоглобіну в крові залишається нормальним, зате зменшується вміст функціонально активного гемоглобіну. Частина його перетворюється на такі сполуки, які не спроможні виконувати кисеньтранспортну функцію.
Найчастіше гемоглобін зв’язується чадним газом (оксидом вуглецю, СО). Ця сполука називається карбоксигемоглобіном. Оксид вуглецю досить розповсюджений як продукт неповного згоряння палива. Крім побутових випадків, трапляються отруєння ним на виробництві - в котельнях, доменних і мартенівських цехах, на керамічних і цементних заводах, на підприємствах хімічної промисловості, під час випробування двигунів внутрішнього згоряння. Гіпоксія виникає навіть при незначних концентраціях СО в повітрі. Оскільки карбоксигемоглобін у 300 разів стійкіший, ніж оксигемоглобін, то частина його практично виключається з транспортної функції. Зменшується киснева ємкість і настає гіпоксія.
Інший тип токсичної гемічної гіпоксії виникає на грунті метгемоглобінемії. Двовалентне залізо гема у цьому випадку перетворюється на тривалентне, яке не може приєднувати і транспортувати кисень.
Метгемоглобінемії поділяються на дві групи - спадкові (первинні) і набуті (вторинні). Спадкові форми зумовлені синтезом аномального гемоглобіну, утворенням ендогенних продуктів, які окислюють гемоглобін, і дефіцитом ферментів, які відновлюють метгемоглобін назад у гемоглобін. Серед екзогенних метгемоглобінутворювачів найважливіші такі: а) сполуки азоту - окиси, нітрити; б) аміносполуки - гідроксиламін, анілін, фенілгідразин, параамінобензойна кислота; в) окислювачі - хлорати, перманганати, хінони, піридин, нафталін; г) окислювально- відновні фарби - метиленова синька; д) медикаментозні препарати - новокаїн, пілокарпін, фенацетин, ПАСК, барбітурати, ацетилсаліцилова кислота та інші.
В нормі вміст метгемоглобіну в крові людини складає 0,3-3,0 г/л. Ця фізіологічна метгемоглобінемія зумовлена дією молекулярного кисню. Гемоглобіноокислювачі можуть доводити рівень метгемоглобіну до високих цифр. Коли концентрація його досягне 75 %, настає смерть.
Метгемоглобінемія - найчастіша форма гемічної гіпоксії. Механізм її закладений в самому еритроциті, в гені. Відомо, що гемоглобін лабільно приєднує кисень, не змінюючи валентності атома заліза, який перебуває в захисній формі (тобто двовалентній). При дії окислювачів відбувається орбітальне зміщення електрона, і залізо гема трансформується з двовалентного у тривалентне. Гемоглобін втрачає активний центр, а разом з ним - кисеньтранспортну функцію. Киснева ємкість крові зменшується

Циркуляторна гіпоксія. Цей вид гіпоксії зумовлений зниженням швидкості кровотоку, тобто сповільненням доставки кисню до тканин. Вона виникає в результаті сповільнення загального кровотоку при серцевій чи судинній недостатності або внаслідок місцевих розладів кровопостачання. Чистої циркуляторної гіпоксії практично не буває. Як локальне явище вона спостерігається при ішемії окремих органів. Коли розлади кровообігу захоплюють мале коло, то до циркуляторної гіпоксії обов’язково приєднується гіпоксична.
У випадках порівняно чистої циркуляторної гіпоксії дихальні показники артеріальної крові не змінені. Гіпоксія виникає тому, що зменшується об’єм кисню, який доставляється до тканин за одиницю часу. При повільному проходженні крові через тканини останні утилізують більше кисню, ніж у нормі, тому найпоказовішою зміною з боку дихальних показників крові буде збільшення артеріовенозної різниці за киснем. Саме цей показник свідчить про зменшення швидкості кровотоку і відбиває суть гіпоксії даного типу.
До кисневого голодування приводить не тільки абсолютна, але й відносна недостатність кровообігу. Під відносною недостатністю розуміють таку форму її, коли споживання кисню перевищує максимально можливу доставку його до тканин. За приклад можна взяти серцевий м’яз. За умов симпатичної гіперактивності адреналін стимулює роботу міокарда і підвищує споживання ним кисню. Водночас адреналін розширює коронарні судини. Проте навіть максимально можливе зростання коронарного кровообігу всерівно відставатиме від збільшеної потреби в кисні. Виникне гіпоксія, яку також відносять до циркуляторного типу.

Гістотоксична гіпоксія. В основі цієї гіпоксії лежить нездатність тканин утилізувати кисень, тому головним показником її буде мала артеріовенозна різниця. Ні вміст кисню в крові, ні доставка його до тканин не порушені, але за одиницю часу тканини використовують його менше, ніж необхідно для забезпечення енергетичних потреб. Причина цього явища полягає у зниженні активності дихальних ферментів.
У тканинному диханні беруть участь три ферментні системи - піридинзалежні дегідрогенази, флавінзалежні дегідрогенази і цитохроми. Блокада будь-якої з цих систем приведе до порушення переносу електронів по дихальному ланцюгу від субстрату до молекулярного кисню і спричинить гістотоксичну гіпоксію. Ферменти дихального ланцюга пригнічуються ціанідами, монойодацетатом, наркотиками, спиртом, формальдегідом, ацетоном, етилуретаном, сірководнем, оксидом вуглецю та іншими середниками. Типовий приклад гістотоксичної гіпоксії - отруєння ціанідами, які пригнічують цитохромоксидазу. Окислення-відновлення цитохромів блокується місцевими анестетиками (новокаїном). Флавінові ферменти втрачають активність при дефіциті вітаміну В₂ (рибофлавіну), що входить до їх складу. Активність піридинових ферментів гальмується при дефіциті вітаміну РР (нікотинової кислоти).
Перелічені чотири види гіпоксії рідко бувають ізольованими. Частіше спостерігається поєднання двох-трьох видів. Такі комбінації називають змішаними гіпоксіями.
Порушення окисно-відновних процесів при гіпоксії відбивається на обміні речовин. Через брак кисню пригнічується цикл Кребса - головний шлях енергозабезпечення клітини. Зменшується утворення енергії, а заодно й кількість фосфорних сполук з макроергічними зв’язками - аденозинтрифосфату (АТФ) і креатинфосфату.
При гіпоксії посилюється розпад жирів, у кров виходять вільні жирні кислоти. Вони не можуть бути повністю утилізовані в циклі Кребса і перетворюються на кетонові тіла - ацетон, ацетооцтову і b -гідроксимасляну кислоти. Недоокислені продукти вуглеводного і жирового обмінів приводять до розвитку метаболічного ацидозу.
Порушення білкового обміну полягає в тому, що послаблюються процеси синтезу (анаболізму) і посилюються процеси розпаду (катаболізму). В крові скупчується аміак, який ще більше гальмує цикл Кребса і утворення АТФ.
В умовах гіпоксії порушується функція калій-натрієвого насоса. Мембрани стають високопроникливими для цих іонів. Клітини втрачають калій, зате в них проникає багато натрію. Це приводить до внутрішньоклітинного набряку.
В результаті обмінних розладів настає енергетичне голодування клітин, виникають різноманітні порушення їх ультраструктури і функції. Деструктивні зміни стосуються, в першу чергу, біологічних мембран - клітинних оболонок, мембран внутрішньоклітинних органел і базальних мембран судин.
Ранньою ознакою гіпоксії є порушення гемодинаміки в мікроциркуляторному руслі - стаз, плазматичне просякання судинних стінок, а також некробіотичні зміни в них з підвищенням проникливості і виходом плазми в перикапілярний просвіт. Розвивається набряк головного мозку, легень та інших органів. При вираженій гіпоксії проникливість судинних стінок зростає настільки, що з’являються численні діапедезні цяткові крововиливи в шкіру, слизові, серозні оболонки, у строму тканин.
В паренхімі органів гіпоксія виражається, в першу чергу, зниженням вмісту, а то й зникненням глікогену. В клітинах з’являється нейтральний жир у вигляді пиловидних, дрібно- і великокрапельних включень та гранули білка. Механізм розвитку жирової і білкової дистрофій однаковий. При гіпоксії пригнічені окисно-відновні процеси, тому жири і білки, які надходять з кров’ю, не реалізуються клітинами як пластичний і енергетичний матеріал, а накопичуються. Крім того, деструкція мембран внутрішньоклітинних ультраструктур, побудованих з ліпопротеїдних комплексів, супроводжується їх розпадом, вивільненням жирів і білків і накопиченням їх в цитоплазмі. У найбільш чутливих до гіпоксії клітинах головного мозку розвивається вакуолізація, пікноз, хроматоліз. В серці жирова і білкова дистрофії раніше настають у тих кардіоміоцитах, які розташовані біля венозного відтинку капілярів, тому що у венах вміст кисню нижчий. В печінці дистрофічні зміни при гіпоксії розпочинаються з центру дольок, знову ж таки тому, що в центральній частині вміст кисню нижчий. На ранніх стадіях гіпоксії структурні зміни клітин і тканин зворотні. Якщо усунути гіпоксію, то структура і функція їх відновиться.
При хронічній гіпоксії сповільнюються регенераторні процеси, що зумовлено зниженим енергетичним забезпеченням і посиленою деструкцією клітин. Функція клітин і тканин знижується, розміри їх зменшуються, тобто настає атрофія. Гіпоксія стимулює розростання сполучної тканини, в органах розвивається склероз. Такий процес спостерігається в міокарді, коли внаслідок прогресуючого звуження коронарних судин розвивається дифузний кардіосклероз. Звуження просвіту судин головного мозку при атеросклерозі зумовлює атрофію і гліальний склероз речовини мозку, що клінічно виражається старечою забудькуватістю. Недостатнє кровопостачання нирок при гіпертонічній хворобі і атеросклерозі веде до їх атрофії і зморщення. Звуження артерій ніг супроводиться атрофією м’язів і переміжною кульгавістю. Отже, при наростанні гіпоксії мінімальні зворотні дистрофічні зміни клітин і тканин переходять у грубі, незворотні, атрофічні і склеротичні зміни, супроводжуються зниженням функції органів.
Не всі органи однаково реагують на гіпоксію. Найбільш чутлива нервова система. Нейрони кори головного мозку обходяться без кисню не довше, ніж 5-6 хв, навіть за нормальних умов вони перебувають на грані гіпоксії. На висоті коло 8000 м у них виникають незворотні патологічні зміни, найчастіше - в лобних ділянках, найрідше - у вискових. Легко пошкоджуються нейрони мозочка. Більш стійкі дихальний і судинноруховий центри, вони витримують повне припинення кровопостачання на 30 хв. Спинний мозок зберігає життєдіяльність протягом годинної гіпоксії.
Друге місце за чутливістю до гіпоксії посідає серце. На скорочення м’язових волокон затрачається половина утворюваної ними енергії, тому гіпоксія, що супроводжується енергетичним дефіцитом, різко знижує скоротливу функцію міокарда. Крім того, надлишок кальцію в кардіоміоцитах затримує їх розслаблення, вкорочує діастолу і ще більше зменшує їх скоротливу здатність. Провідна система серця в цілому стійкіша до кисневого голодування, порівняно із скоротливим міокардом. Резистентність її відділів зростає від основи до верхівки серця. Найбільш витривалі клітини Пуркіньє, які забезпечуються енергією переважно за рахунок безкисневого гліколізу. Різке зменшення кровопостачання міокарда приводить до дистрофічних і некротичних змін, небезпечних для життя.
Змінюється також робота дихального апарту. Виникає задишка, внаслідок пригнічення дихального центра з’являється періодичне дихання.
Гальмується секреторна діяльність травного каналу, сечовидільна функція нирок, гормоноутворююча здатність ендокринних залоз.
Компенсаторно-пристосовні реакції, що вмикаються при гіпоксіях, можна поділити на чотири групи - дихальні, гемодинамічні, кров’яні і тканинні.
Дихальні реакції проявляються задишкою з почащеним і поглибленим диханням. Її називають висотною, або гіпоксичною, або компенсаторною. Задишка виникає у відповідь на подразнення хеморецепторів дуги аорти і синокаротидної зони гіпоксичною кров’ю. Завдяки задишці збільшується легенева вентиляція. Компенсаторне значення гіпервентиляції незаперечне, але не абсолютне, оскільки вслід за тривалою і надмірною гіпервентиляцією настає гіпокапнія. Вона негативно позначається на регуляції дихання. Раптову втрату свідомості при підйомі на висоту пояснюють саме паралічом дихального центра.
До гемодинамічних реакцій належать такі: а) тахікардія; б) збільшення ударного об’єму крові внаслідок дії адреналіну на b -адренорецептори міокарда; в) збільшення серцевого викиду; г) прискорення кровотоку; д) звуження периферичних судин і розширення судин життєвоважливих органів, тобто централізація кровообігу, перерозподіл крові до серця, мозку, легень при одночасному обмеженні кровопостачання м’язів, кишок, шкіри, селезінки.
Група кров’яних реакцій включає, перш за все, ті, що збільшують кисневу ємкість крові. Для гіпоксії характерний еритроцитоз, тобто збільшення кількості еритроцитів в одиниці об’єму крові. Спочатку це стається за рахунок виходу еритроцитів із депо, функцію якого виконують капіляри шкіри, печінки, селезінки, легень. В нормі там знаходиться до 45 % крові. Якщо гіпоксія тривала, стимулюється еритропоетичний росток кісткового мозку. Цю стимуляцію здійснюють еритропоетини, які виділяються переважно нирками. Вони діють на еритропоетинчутливі клітини і примушують їх розмножуватися і диференціюватися у дозрілі еритроцити. Одночасно зростає синтез гемоглобіну, і заряд його у кожному еритроциті стає більшим. Крім того, підвищується спорідненість гемоглобіну до кисню в легенях і знижується - в тканинах.
Реакції тканинного типу спрямовані на зменшення потреби в кисні (зниження основного обміну), максимальну утилізацію кисню з крові (активація ферментів дихального ланцюга), отримання енергії у безкисневих процесах (активація гліколізу).
Перелічені вище компенсаторно-пристосовні реакції у повному обсязі проявляються при гіпоксичній гіпоксії.

Набряк легень.

Цей патологічний стан зумовлений значним просочуванням рідкої частини крові в інтерстиціальну тканину легень, а потім - в альвеоли, що клінічно проявляється тяжкою задишкою, ціанозом і клекітливим диханням. Причиною набряку легень найчастіше є лівошлуночкова серцева недостатність при ішемічній хворобі серця, артеріальній гіпертензії, клапанних вадах, кардіоміопатіях. Крім того, він розвивається при тромбоемболії легеневої артерії, алергічних станах, екзогенних і ендогенних інтоксикаціях, після парентерального введення рідини в надмірній кількості. Структурною основою набряку легень є підвищена проникність аерогематичного бар’єра, а саме: пошкодження білково-полісахаридного комплексу базальних мембран і клітинно-волокнистих елементів альвеолярних стінок.
У розвитку набряку легень виділяють дві фази. Перша фаза (інтерстиціальна) характеризується просяканням міжальвеолярних перегородок набряковою рідиною. Товщина їх збільшується у 3-4 рази. Під час другої фази (фази альвеолярного набряку) трансудат скупчується у просвіті альвеол.
Альвеолярний набряк у 20-50 % випадків завершується смертю. При збереженні лімфовідтоку він може швидко розсмоктуватися за умови відновлення гемодинаміки. Часті рецидивуючі набряки легень з тривалим перебігом завершуються бурою індурацією легень.

 

Хід роботи:

1. Проаналізувати таблицю «Гіпоксія».

 

 

2. Скласти таблицю «Компенсаторно-пристосувальні реакції при гіпоксії».

3. Скласти схему «Морфологічні прояви різних стадій набряку легень».

 

Оформлення результатів роботи:

1. В робочому зошиті записати таблицю та схему «Морфологічні прояви різних стадій набряку легень».

2. Зробити висновки.

 

Домашнє завдання: «Бронхіт. Пневмонія».

 

Література:

Базова:Боднар, Я. Я. «Патологічна анатомія і патологічна фізіологія людини»: стор.339-357.

Допоміжна: Федонюк Я.І.: «Анатомія та фізіологія людини з патологією»: стор.401-404.

 

Матеріали контролю знань на практичному занятті.

А. Завдання для визначення вихідного рівня знань.

Контрольні питання:

1. Визначення гіпоксії.

2. Види гіпоксії.

3. Захисно-пристосувальні реакції у випадку гіпоксії.,

4. Патологічні порушення в організмі у випадку гіпоксії.

5. Фактори, що зумовлюють різну чутливість тканин до кисневого
голодування.

6. Роль реактивності організму у перебігу гіпоксії.

 

Тестові завдання:

1. У туристів, які піднялися на висоту 3000 м, дихання стало частим і глибоким. Ці зміни є наслідком стимуляції:

А. Хеморецепторів каротидного синуса

В. Механорецепторів легеневих альвеол

С. Барорецепторів дуги аорти

D. Нейронів кори мозку

Е. Міоцитів дихальних м'язів.

2.У хворого діагностовано крупозну пневмонію. Для цього захворювання характерне:

А. Часте глибоке дихання

В. Часте поверхневе дихання

С. Рідке глибоке дихання

D. Дихання Чейна-Стокса

Е. Дихання Куссмауля.

3.У члена високогірної експедиції на висоті 6 км виникло запаморочення, з'явилася різка слабість. Альпініст знепритомнів, дихання зупинилося. Ці розлади виникли внаслідок:

А. Недостатнього надходження О2 в організм

В. Недостатньої утилізації О2 тканинами

С. Недостатнього звільнення О2 оксигемоглобіном

D. Надмірного вимивання СО2 з організму

Е. Недостатнього утворення СО2 в тканинах.

4.У хворого на бронхіальну астму після прогулянки в парку стався приступ задишки. Розлади дихання були зумовлені первинним порушенням:

А. Збудливості дихального центру

В. Функції дихальних м'язів

С. Рухомості грудної клітки

D. Перфузії легеневої тканини

Е. Вентиляційної здатності альвеол.

5.У дитини, яка страждає бронхіальною астмою, після перенесеної пневмонії виник важкий астматичний приступ, який привів до розвитку гострої дихальної недостатності. Це ускладнення було зумовлене:

А. Погіршенням кровопостачання легеневої тканини

В. Зменшенням об'єму альвеолярної вентиляції

С. Затрудненням дифузії газів у легенях

D. Збільшенням мертвого простору легень

Е. Змішуванням артеріальної і венозної крові.

 

Ситуаційні завдання:

1.У одного з альпіністів виникло різке почастішання і поглиблення дихання, яке змінилося раптовим пригніченням його і втратою свідомості.

Поясніть механізм почастішання і поглиблення дихання при підйомі на висоту. Чому стимуляція дихання змінилася його пригніченням?

2. У хворого, який знаходився на операційному столі під наркозом, настало різке пригнічення дихання. Пульс став рідким і слабим. З'явився ціаноз. Екстрені заходи, вжиті анестезіологом, ліквідували ці порушення.

З чим може бути зв'язане пригнічення дихання?

Як, по-вашому, змінився у хворого вміст кисню і вуглекислоти в артеріальній крові? Поясніть появу ціанозу.

 

 

Відповіді на тестові завдання: 1 – А, 2 – В, 3 – D, 4 – Е, 5 – В.