Кафедра факультетской терапии СГМА

Кафедра факультетской терапии СГМА
Клиническая патофизиология. Дыхательная система.
Структура воздухоносных путей и паренхимы легких
Основная функция легких - обмен газов: поглощение кислорода из окружающей
среды и удаление из организма двуокиси углерода. Эти процессы необходимы для
клеточного метаболизма. Эффективный газообмен возможен при интеграции и
координации функций различных органов. Наружный воздух нагнетается к поверхности
легкого, через которую происходит газообмен, в то время как альвеолярный газ,
"нагруженный" двуокисью углерода, удаляется из легких с помощью того же насосного
механизма. Легочное кровообращение обеспечивает кровоток через легкие для
непрерывного поглощения кислорода, его доставки к тканям и, одновременно, для
удаления двуокиси углерода в альвеолы. Тесное сопряжение между вентиляцией и
кровообращением является основой максимальной эффективности обмена газов. В
конечном итоге, система газообмена должна контролироваться, регулироваться и
непрерывно приспосабливаться к широкому спектру изменений метаболизма,
возникающих при физической нагрузке и различных заболеваниях.
Помимо газообмена легкие выполняют ряд метаболических функций, включая синтез
сурфактанта и других веществ, а также метаболизм множества химических медиаторов.
Расстройство этих функций может значительно повлиять на газообмен в легких.
В норме легкие обладают способностью поддерживать требуемые уровни поглощения
кислорода и удаления двуокиси углерода в различных условиях. Болезнь легких, однако,
может избирательно либо тотально влиять на физиологические процессы, вовлеченные в
газообмен. Например, обструктивные болезни воздухоносных путей (ВП) препятствуют
потоку воздуха к альвеолам и в обратном направлении, в то время как рестриктивные
болезни легких нарушают соотношения между вентиляцией и кровотоком или создают
барьер для диффузии газов.
Функция легких тесно сопряжена с их структурой, структура обусловлена функцией.
Структура воздухоносных путей в связи с их функцией
Воздухоносные пути могут быть рассмотрены как ряд дихотомически ветвящихся
трубок: каждый "родительский" ВП дает начало двум "дочерним" ветвям. В легком
человека насчитывается в среднем 23 генерации ВП. Первые 16 известны как проводящие
ВП, поскольку они обеспечивают доступ потоку газа к зонам легких, где происходит
газообмен, и в обратном направлении. Эти ВП включают бронхи, бронхиолы и
терминальные бронхиолы. Последние семь генераций состоят из дыхательных бронхиол,
альвеолярных ходов и альвеолярных мешочков. Каждое из этих образований дает начало
альвеолам. Дыхательная бронхиола первого порядка и все дистально от нее
расположенные газообменивающие ВП образуют легочный ацинус.
Строение стенок проводящих ВП значительно отличается от строения стенок
дыхательных путей, в которых протекает обмен газов. Стенки проводящих ВП состоят из
трех основных слоев: внутренней слизистой оболочки; гладко-мышечного слоя,
отделенного от слизистой соединительнотканной подслизистой прослойкой; внешнего
соединительнотканного слоя, содержащего в больших бронхах хрящ..
Структура газообменной зоны
Газообменная зона должна обеспечивать эффективную диффузию кислорода и
двуокиси углерода через альвеолярную и капиллярную стенки. Она должна поддерживать
1
Кафедра факультетской терапии СГМА
обмен газов на протяжении всей жизни и выдерживать механические воздействия,
сопровождающие расправление и спадение легких, а также влияние легочного кровотока.
Альвеолярный эпителий состоит из двух типов клеток: плоских выстилающих (I тип)
и секреторных (II тип). Клетки первого типа, хотя и значительно меньшие по количеству,
занимают до 95% площади альвеолярной поверхности. Клетки второго типа продуцируют
и секретируют сурфактант, состоящий из протеинов и фосфолипидов. Он распределяется
по альвеолярной поверхности и снижает поверхностное натяжение. Эндотелий
капилляров также состоит из слоя плоских выстилающих клеток, располагающихся на
эндотелиальной базальной мембране. В части альвеол базальные мембраны эпителия и
эндотелия спаяны друг с другом, что создает сверхтонкий барьер для обмена газов. В
отличие от тесного контакта соседних эпителиальных клеток, образующих
непроницаемый барьер, соединения между эндотелиальными клетками довольно слабые,
что позволяет воде и растворенным в ней веществам перемещаться между плазмой и
интерстициалъным пространством. Последнее представляет собой область между
эпителиальной и эндотелиальной базальными мембранами.
В интерстиции представлены различные типы клеток, включая макрофаги и
лимфоциты, играющие важную роль в защите организма.
Сопротивление воздухоносных путей
Как отмечалось, движущее давление, рассчитанное как разница между альвеолярным
давлением и давлением в ротовой полости при открытой голосовой щели, является одной
из двух главных переменных, определяющих объемную скорость потока; другой является
сопротивление ВП (Raw). Главным компонентом сопротивления ВП является
фрикционное сопротивление, оказываемое стенками трахео-бронхиального дерева.
Сопротивление ВП или, как принято в клинике, их проводимость (Gaw, величина
обратная сопротивлению) определяют несколько факторов. Одним из важных является
объем легких. При более высоком объеме легких их паренхима оказывает большее
растягивающее действие на ВП. В результате этого площадь поперечного сечения
каждого из ВП увеличивается. Большая площадь поперечного сечения приводит к
снижению сопротивления.
Дополнительные факторы, которые определяют сопротивление ВП, включают их
длину, тонус гладкой мускулатуры и физические свойства (плотность и вязкость) газов,
проходящих по ВП.
Нормальное сопротивление ВП у взрослых при FRC равно примерно 15 см вод. ст./л/с.
При патологии легких несколько механизмов вызывают увеличение сопротивления.
Например, сокращение гладкой мускулатуры бронхов приводит к сужению ВП и
увеличению Raw при БА. Отек бронхиальной слизистой и чрезмерная секреция
увеличивают Raw у больных хроническим бронхитом. При эмфиземе утрата тканями
эластичности и снижение растягивающего действия легочной паренхимы на ВП
уменьшает их просвет и увеличивает Raw. Наконец, новообразования, закупоривающие
ВП (например, при бронхогенной карциноме), также увеличивают Raw.
Ограничение экспираторного потока
Анализ ограничения экспираторного потока в легких начинается с рассмотрения
петли поток-объем. Петля поток-объем представляет собой график зависимости
объемной скорости потока от объема легких (рис. 2-15). Петля состоит из двух половин экспираторной, представляющей максимальное усилие выдоха от уровня TLC до уровня
2
Кафедра факультетской терапии СГМА
RV (экспираторная жизненная емкость), и инспираторной, представляющей
максимальное усилие вдоха из прежде достигнутого положения RV назад к TLC
(инспираторная жизненная емкость). Несколько кривых может быть получено, если
предложить пациенту выдыхать и вдыхать воздух с разными усилиями, как показано на
рис. 2-16.
Некоторые характерные свойства кривых поток-объем необходимо выделить:
1. Контуры инспираторных и экспираторных кривых неодинаковы.
2. Пик экспираторного потока появляется в ранней фазе петли.
3. Отношение между потоком и объемом линейно на протяжении нижних трех
четвертей экспираторной жизненной емкости.
4. Во время вдоха большее инспираторное усилие вызывает больший поток при всех
уровнях жизненной емкости.
5. Во время выдоха меньшее усилие вызывает меньший поток, но как только
достигнуто минимальное "пороговое" усилие, дальнейшее его повышение вызывает рост
потока только во время начальной четверти экспираторной жизненной емкости. При
низких и средних объемах легких увеличенное сверх порога усилие не дает прироста
потока. Поток максимален (при данном объеме легких) и независим от усилия.
Изообъемная кривая давление—поток
Следующим существенным элементом в понимании влияния объема легких на
объемную скорость воздушного потока является отношение между потоком и давлением
при постоянном объеме легких, отражаемое изообъемной кривой давление-поток. Поток
измеряется с помощью прибора пневмотахографа, а объем легких — с помощью
плетизмографа для всего тела. Внутриплевральное давление как показатель дыхательного
усилия измеряется при помощи внутрипищеводного баллонного катетера. При
построении графика все три переменные представлены как функция времени, в течение
которого выполняется ряд дыхательных маневров в диапазоне от TLC до RV. Каждый
маневр выполняется с различным усилием. Точки давления, соответствующие заданному
объему легких, наносятся затем напротив точек потока при том же объеме легких.
Результирующая кривая и есть изообъемная кривая давление-поток. Она выражает
объемную скорость потока как функцию усилия (выраженного внутрипищеводным или
внутриплевральным давлением) при определенном объеме легких.
Причины неравномерного распределения вентиляции при патологии
Изменение распределения вентиляции в легких при различных заболеваниях
происходит при участии лишь нескольких патофизиологических механизмов (рис. 3-10).
Многие распространенные заболевания, такие как БА и хронический бронхит,
характеризуются повышением сопротивления ВП. В легких это явление, как правило,
выражено неравномерно. Рис. 3-10А представляет две идеальные легочные единицы, одна
из которых вентилируется через ВП с нормальным сопротивлением, а другая — с
увеличенным. При каждом вдохе большая часть вдыхаемого объема распределяется в
единице без обструкции. Общая эффективность газообмена будет зависеть от степени
перераспределения кровотока от единицы с обструкцией к нормально вентилируемой.
На рис. 3-10Б видно, как локализованные изменения эластичности легких (обратная
величина растяжимости) создают неравномерное распределение вентиляции. Такого рода
нарушения характерны для эмфиземы (эластичность снижена) и легочного фиброза
(эластичность повышена). В ходе повторяющихся дыхательных циклов легочные единицы
с увеличенной эластичностью получают большую часть вдыхаемого объема. При
3
Кафедра факультетской терапии СГМА
некоторых болезнях, например эмфиземе, может преобладать сочетание регионально
измененных растяжимости и сопротивления ВП (рис. 3-10Б). В результате
наблюдается заметная неравномерность вентиляции: преобладающая часть вдыхаемого
газа идет к областям без обструкции с нормальной растяжимостью.
Наконец, при некоторых заболеваниях сопротивление ВП и эластичность легких
могут быть нормальными, а нарушение распределения вентиляции происходит из-за
региональных ограничений расправления легких (рис. 3-10Г). Клинические примеры
включают компрессию легкого плевральным выпотом и ограничение расширения половины грудной клетки при одностороннем параличе диафрагмы.
Спирометрия
Спирометрия — наиболее важный способ оценки легочной функции. При проведении
спирометрии пациент вдыхает и выдыхает с максимальной силой. Измеряются объемная
скорость воздушного потока и изменения объема дыхательной системы. Наиболее
клинически значимые сведения дает анализ экспираторного маневра (выдоха).
Основным показателем спирометрии является жизненная емкость легких (ЖЕЛ; VC),
представляющая собой максимальный объем воздуха, который можно вдохнуть
4
Кафедра факультетской терапии СГМА
(инспираторная VC) или выдохнуть (экспираторная VC). Чтобы измерить VC, пациент
делает сначала вдох до предельного объема легких, а затем возможно полный выдох.
Некоторое количество воздуха остается в легких даже после максимального
экспираторного маневра. Этот объем называют остаточным объемом (ОО; RV). Сумма
жизненной емкости и остаточного объема дает общую емкость легких (ОЕЛ; TLC).
Остаточный объем нельзя определить с помощью одной спирометрии; это требует
дополнительных измерений объема легких.
Объемная скорость воздушного потока является главным фактором, определяющим
вентиляторную способность легких. Объемную скорость потока можно определить по
экспираторному маневру жизненной емкости легких, если учесть затраченное на него
время. С помощью данных вертикальной оси, представляющих объем (VC), и данных
горизонтальной оси, показывающих отсчет времени, рассчитывается объемная скорость
воздушного потока (объем/время).
По мере того, как пациент выдыхает, регистрируется кривая, которая постепенно
уплощается при приближении к концу выдоха, т.е. к уровню остаточного объема легких.
Из спирограммы экспираторного маневра выводят несколько ключевых величин.
Объем форсированного выдоха за 1 секунду (ОФВ1, FEV1) представляет собой
количество воздуха, выдохнутого за первую секунду. Принято выражать FEV1 в
процентах к форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ; FVC).
5
Кафедра факультетской терапии СГМА
Петля поток—объем
Чтобы понять отношение между объемной скоростью воздушного потока и объемом
легких, необходимо проанализировать петлю поток-объем. После некоторого периода
спокойного дыхания пациент делает максимальный вдох, в результате чего
регистрируется кривая эллиптической формы. Объем легких в точке максимального вдоха
есть ТLС. Вслед за этим пациент делает форсированный выдох (FVC). Максимальная
экспираторная объемная скорость потока представлена начальной частью кривой. Затем
объемная скорость потока убывает, и кривая возвращается к ее исходной позиции. Исходя
из этого, петля поток-объем описывает отношение между объемной скоростью
воздушного потока и объемом легких на протяжении вдоха и выдоха. Она содержит те же
самые сведения, что и простая спирограмма. Однако с помощью этой петли можно легко
получить дополнительные полезные сведения
Очевидно, что характеристики воздушного потока во время форсированного вдоха и
выдоха заметно отличаются друг от друга. Воздушный поток во время вдоха в
определенной степени симметричен: наивысшая его скорость достигается приблизительно
в средней точке кривой. Эта точка называется максимальная объемная скорость вдоха при
50% жизненной емкости легких (MOC50% , MIF50%).
В противоположность этому, максимальная объемная скорость экспираторного
воздушного потока — пиковый экспираторный поток (ПОС; PEF) — наблюдается по ходу
выдоха очень рано. Объемная скорость потока линейно падает вплоть до окончания
выдоха.
Типичные данные тестов при патологически измененной функции легких
Существуют несколько типичных паттернов отклонений от нормы результатов
тестов легочной функции, основанных на измерении объемной скорости воздушного потока и объема легких (табл. 4-1).
При обструктивном паттерне полезно выяснить, поддается ли обструкция действию бронходилататоров. Повышение объемной скорости воздушного потока
после ингаляции аэрозоля β-агониста адренорецепторов может означать, что обструкция, по крайней мере частично, вызвана бронхоспазмом. Обструкция
дыхательных путей рассматривается как обратимая или "бронходилататорреактивная", если FEV 1 улучшается хотя бы на 12% после ингаляции
бронходилататора.
6
Кафедра факультетской терапии СГМА
Для выявления изменений функции легких с помощью провокационной пробы
также применяется спирометрия. Например, некоторые пациенты с подозрением на
БА имеют нормальные данные спирометрии. В диагностических целях полезно
установить, вызывается ли у таких пациентов бронхоспазм фармакологически. При
метахолиновом провокационном тестировании парасимпатомиметический препарат,
метахолин, ингалируется в последовательно возрастающих дозах. Для оценки
эффекта этого вещества на экспираторный поток после ингаляции каждой дозы
выполняется спирометрическое исследование. У пациентов с БА бронхоспазм
развивается при относительно низкой кумулятивной дозе метахолина.
Механизмы сужения воздухоносных путей при бронхиальной астме
В основе сужения ВП лежат несколько механизмов. Важным механизмом
является сокращение гладкой мускулатуры ВП (ГМ ВП) в ответ на различные
стимулы, включая действие нейро- и воспалительных медиаторов. Сокращение ГМ
ВП суживает просвет ВП и заметно повышает сопротивление дыхательных путей.
В основе другого механизма сужения ВП лежит утолщение их стенок. Острые
проявления бронхиальной астмы, такие как инфильтрация стенок ВП и их отек,
также как гиперплазия и гипертрофия, возникающие вследствие хронического
воспаления ВП, ведут к сужению их просвета или усилению аффектов сокращения
ГМ ВП.
Наконец, накопление секрета, слизистых пробок и фрагментов поврежденных
клеток сопровождается частичной закупоркой просвета ВП и увеличением их сопротивления.
Патологическая анатомия астмы
Как правило, обнаруживается воспаление ВП с наличием нейтрофилов,
эозинофилов и мононуклеарных клеток, а также поврежденных эпителиальных
клеток. Биопсия легочной ткани, выполненная через гибкий фиброоптический
бронхоскоп, подтверждает наличие этих воспалительных изменений даже у
пациентов с легким течением БА. Другим общим наблюдением является
гиперсекреция слизистой и увеличение ГМ ВП в результате гипертрофии и
гиперплазии. У пациентов с хроническим течением БА в дыхательных путях
увеличено количество эозинофилов, тучных клеток, макрофагов и Т-лимфоцитовхелперов.
Регуляция просвета воздухоносных путей
Диаметр просвета ВП регулируется несколькими механизмами, включая автономную нервную систему.
Холинергические (парасимпатические) мотонейроны иннервируют ВП через
блуждающий нерв с синапсами, расположенными вблизи от ГМ ВП. Эти нейроны
высвобождают нейротрансмиттер, ацетилхолин, являющийся мощным стимулятором сокращения ГМ ВП.
Неадренергическая, нехолинергическая (HAНX) нервная система оказывает сильное
возбуждающее и ингибирующее влияние на тонус ГМ ВП. Нейроны НАНХ-системы в блуждающем нерве высвобождают пептиды, субстанцию Р и вазоактивный
интестинальный пептид (ВИП), которые сокращают и расслабляют, соответственно,
клетки ГМ ВП. Нейроны, высвобождающие субстанцию Р, также включены в
локальные рефлекторные дуги, в которых местное раздражение нервных окончаний
(вследствие повреждения эпителиальных клеток или высвобождения воспалитель7
Кафедра факультетской терапии СГМА
ных медиаторов) ведет к рефлекторному сокращению ГМ ВП. ВИП-высвобождающие нейроны расслабляют ГМ ВП посредством повышения уровня внутриклеточного циклического аденозинмонофосфата (цАМФ). Нейроны НАНХ-системы являются, по-видимому, наиболее сильным расслабляющим компонентом нервной системы, вовлеченным в регуляцию просвета ВП.
Воспаление воздухоносных путей и воспалительные медиаторы при БА
Исследования, выполненные с помощью фиброоптического бронхоскопа у
больных БА (с получением бронхоальвеолярного лаважа путем повторных
вливаний физиологического раствора и его аспирации из локальной легочной
области), выявили большое количество биологически активных молекул в
альвеолах, совокупно обозначенных как медиаторы. Эти медиаторы играют важную
роль в воспалении ВП. В их выработке принимает участие целый ряд клеток.
Роль лимфоцитов
Т-лимфоциты очень важны в процессе местной иммунологической регуляции
состояния ВП. В частности, высвобождение цитокина интерлейкина-2 (IL-2) Т-лимфоцитами играет важную аутокринную (аутостимулирующую) роль. Т-лимфоциты
совместно с антиген-представляющими макрофагами высвобождают и ряд других
цитокинов, таких как IL-3, IL-4, IL-5 и IL-6. Цитокины оказывают значительное
воздействие на В-лимфоциты (например, стимуляция продукции специфического
антитела), тучные клетки и эозинофилы (например, примирование и активация
клеток). Тучные клетки и эозинофилы способны связывать молекулы
специфического IgE. Связывание IgE с антигеном может сыграть важную
инициирующую роль в обострении БА.
Роль тучных клеток
При активации тучных клеток высвобождается целый ряд существующих и
вновь образующихся медиаторов: гистамин, лейкотриены, брадикинин, различные
простагландины. Среди биологических эффектов этих медиаторов — хемотаксис
нейтрофилов, сокращение гладких мышц ВП и сосудов, цитотоксическое действие
на эпителий ВП и активация других эффекторных клеток..
Роль эозинофилов
Привлеченные в легкие и активированные зозинофилы также высвобождают
накопленные и вновь синтезируемые медиаторы. Патологические эффекты этих
медиаторов включают воспаление ВП, повреждение эпителиальных клеток, отек
слизистой и сокращение ГМ ВП.
Роль эпителия воздухоносных путей
Цитотоксические воздействия медиаторов на эпителий еще более усугубляют
патологическую картину БА. Потеря барьерной функции эпителия и снижение
продукции эпителиального фактора расслабления — вещества, которое способствует
расслаблению ГМ ВП, — может усилить гиперреактивность ВП.
Сокращение гладкой мускулатуры воздухоносных путей
Ряд нейрогуморальных субстанций и воспалительных медиаторов оказывают
мощное влияние на ГМ ВП, которые формируют общий конечный путь для
преобразования эффектов биологически активных молекул в сужение ВП. Чтобы
изменить фармакологически биологию этой системы, необходимо исследовать
8
Кафедра факультетской терапии СГМА
основы внутриклеточной сигнализации, роль мембранных ионных каналов и βрецепторов в регуляции тонуса ГМ ВП.
Внутриклеточная сигнализация в гладких мышцах воздухоносных путей
Большинство агентов, оказывающих влияние на ГМ ВП, действует через специфические поверхностные рецепторы. Контрактильная субстанция, или агонист
(ацетилхолин, гистамин или LTD4), связываясь со специфическим поверхностным
рецептором, дает начало каскаду биохимических реакций, которые приводят к усилению сокращения гладкой мышцы.
При связывании агониста с рецептором активируется мембрансвязанная
фосфолипаза С. Мембранный липид, фосфатидилинозитолдифосфат, расщепляется
на инозитолтрифосфат (ИФЗ) и диацилглицерол. ИФЗ является растворимым
внутриклеточным "вторичным мессенджером", который высвобождает кальций из
внутриклеточных
депо
(саркоплазматический
ретикулум).
Увеличение
концентрации цитозольного кальция может также произойти вследствие
поступления ионов Ca 2+ через мембранные кальциевые каналы, что дает начало
кальцийзависимым биохимическим реакциям.
В результате активируется киназа легких цепей миозина, и возникают актинмиозиновые перекрестные мостики аналогично тому, как это происходит в скелетной мышце. Таким образом, факторы, модулирующие мобилизацию кальция в ответ
на стимуляцию контрактильными агонистами, изменяют и сократительную силу
ГМ ВП.
Ионные каналы в гладкой мышце воздухоносных путей
Помимо взаимодействия агониста и рецептора, в регуляции тонуса ГМ ВП участвуют несколько ионных каналов.
Потенциалзависимые кальциевые каналы (ПЗКК) являются элементом мембрандеполяризующего механизма, посредством которого увеличивается внутриклеточная концентрация кальция и усиливается сокращение ГМ ВП. Наконец,
калиевые каналы регулируют устойчивый поток калия через мембрану и,
соответственно, мембранный потенциал покоя.
Б е т а -адренергическая система
Другим важным элементом регуляции состояния ГМ ВП является βадренергическая система. Эта система преобразует действие β-адренергических
агентов,
таких
как
изопротеренол,
посредством
активации
гуанозинтрифосфатсвязанного протеина (G s ), стимулирующего аденилатциклазу.
Увеличение активности последней повышает продукцию цАМФ и активацию
протеинкиназы А. Протеинкиназа А фосфорилирует целый ряд внутриклеточных
мишеней, что приводит к важным биохимическим изменениям. Этот эффект может
также воспроизводиться и веществами, которые препятствуют распаду цАМФ,
такими как ингибиторы фосфодиэстеразы (например, теофиллин). Позднее было
показано, что специфические субъединицы Gs-протеина, который связывает ррецептор с аденилатциклазой, могут действовать как вторичные мессенджеры,
оказывая важное воздействие на калиевые каналы.
Хроническая обструктивная болезнь легких
Патоанатомия и патогенез
Морфологические изменения при хроническом бронхите и эмфиземе позволяют
проникнуть в суть патофизиологии этих болезней.
9
Кафедра факультетской терапии СГМА
Хронический бронхит
Диагноз хронического бронхита устанавливается на основе клинических данных. Однако эту болезнь характеризует ряд важнейших морфологических изменений дыхательных путей. Нормальный бронх выстлан псевдослоистым цилиндрическим эпителием, который состоит преимущественно из реснитчатых клеток.
Эпителий ВП покоится на тонкой базальной мембране, покрытой рыхлой
соединительнотканной пластиной lamina propria. Глубже лежит слой гладкой
мускулатуры, под ним - еще один слой рыхлой соединительной ткани - подслизистой. Слизистые железы расположены в подслизистом слое.
При хроническом бронхите слизистые железы увеличены вследствие гипертрофии и гиперплазии. Индекс Рейда позволяет определить величину отношения
толщины бронхиальных желез к толщине бронхиальной стенки. В норме слизистые
железы составляют менее 40% толщины стенки; индекс Рейда меньше 0.4. При
хроническом бронхите индекс Рейда может превышать 0.7. Эти изменения сопровождаются гиперплазией бокаловидных клеток и отеком стенки бронха в
результате воспаления. В дальнейшем это может привести к сужению ВП и
увеличению сопротивления.
Эмфизема
Анатомически эмфизема определяется как необратимое увеличение размера
воздушных пространств, расположенных дистальнее терминальных бронхиол. Различают два ее главных подтипа: центрилобулярный и панацинарный.
Центрилобулярная эмфизема встречается чаще всего как последствие курения
сигарет. При этом поражается проксимальная часть терминальных бронхиол.
Панацинарная эмфизема наблюдается у пожилых пациентов и людей с α 1 -антипротеазной недостаточностью. При этом повреждается вся дыхательная бронхиола.
Клиническая картина эмфиземы определяется в большем! степени выраженностью
функциональных нарушении, чем гистологическим статусом.
Деструкция альвеолярно-капиллярной стенки при эмфиземе вызывает расширение ацинусов. Эластическая отдача снижается и возникают значительные нарушения в сопряжении вентиляции и перфузии. Кроме того, во время выдоха может
появиться коллапс ВП, поскольку из-за утраты альвеол снижается радиальная
тракция ВП, а из-за уменьшения эластической отдачи - внутрипросветное давление.
Дальнейшее падение скорости экспираторного воздушного потока происходит
вследствие увеличения секреции слизи и сокращения гладкой мускулатуры.
Наблюдается также увеличение объема легких вследствие увеличенной их
растяжимости и возникновения "воздушных ловушек".
Несмотря на то, что патогенез эмфиземы остается предметом дискуссий, два
важных наблюдения еще в 1960-х годах заставили задуматься над ролью протеаз и
антипротеаз в патогенезе этой болезни. Во-первых, развитие эмфиземы у людей с
наследственной недостаточностью α 1 -антитрипсина, протеина плазмы, ингибирующего эластазу нейтрофилов, позволяет предположить этиологическое значение
α 1 -антитрипсина. Во-вторых, развитие эмфиземы у подопытных животных после
интратрахеального введения протеаз свидетельствует, что ферменты могут разрушать внеклеточный матрикс легких и вызывать ХОБЛ. Эти наблюдения являются
основой протеазно-антипротеазной теории, согласно которой уменьшение
антипротеазной или увеличение протеазной активности (или то и другое вместе)
ведет к разрушению эластических волокон соединительнотканного остова легких.
10
Кафедра факультетской терапии СГМА
Альвеолярные макрофаги и нейтрофилы являются главными источниками
протеаз и эластаз в легких. Будучи активированными, эти клетки продуцируют
ферменты, играющие важную роль в модулировании иммунных реакций. При
недостаточной активности антипротеаз, например из-за снижения синтеза α 1 антипротеазы печенью или инактивации этого белка вследствии оксидации, эластическая архитектура альвеолярных стенок может быть разрушена. Сигаретный дым
способствует относительному увеличению эластазной активности в результанте
притока в легкие нейтрофилов и окисления эндогенных антипротеаз. Хотя большинство
больных с эмфиземой курят или курили в прошлом„ ХОБЛ развивается только
приблизительно у 15% из них.
Патофизиологические критерии
Главный патофизиологический критерий хронического бронхита и эмфиземы —
ограничение объемной скорости воздушного потока, особенно экспираторного. Наблюдаются значительные нарушениям механики дыхания, вентиляционноперфузионных отношений, работы дыхания и регуляции вентиляции. При
хроническом бронхите целостность альвеолярно-капиллярной мембраны сохраняется.
В тоже время сопротивление ВП повышается из-за гиперсекреции слизи и воспаления
бронхиальной стенки. При эмфиземе многие патофизиологические изменения
представляют собой хронические адаптивные реакции на уменьшение площади
алъвеолярно-капилярной поверхности и эластической отдачи.
Клинические проявления
Пациенты с ХОБЛ обычно обращаются к врачу в надежде избавиться от одышки и кашля.
Типичный пациент – курящий человек 60-70 лет с жалобами на частую одышку при физическом
напряжении. Подобные симптомы у 40-50 летних пациентов могут свидетельствовать об иных
заболеваниях, включая БА, α 1 -антитрипсиновую недостаточность или врожденное буллезное
поражение легких.
Другие клинические проявления, встречающиеся на поздних стадиях болезни, обычно
представляют осложнения ХОБЛ. Классическое описание пациентов с «чистым» хроническим
бронхитом (синий, распухший) или с «чистой» эмфиземой (красный, пыхтящий) содержит многие
клинические проявления резко выраженной ХОБЛ.
Для красного, «пыхтящего» (тип А) характерно частое затрудненное дыхание, губы стожены
дудочкой, особенно во время выдоха. Артериальная оксигенация, однако, сохраняется на
достаточном уровне. Красный, «пыхтящий» страдает больше всего от эмфиземы.
Напротив, синий, «распухший» (тип В) цианотичен вследствие гипоксемии. Кроме того, у него
наблюдаются гиперкапния, отеки на ногах и правожелудочковая застойная недостаточность.
Синий, ''распухший" страдает преимущественно от хронического бронхита.
Обычные диагностические тесты
Несмотря па то, что диагноз ХОБЛ устанавливается на основе клинических
данных, для его подтверждения или исключения, оценки тяжести заболевания проводятся дополнительные исследования: рентгенография грудной клетки, функциональное исследование легких, анализ газов артериальной крови.
На рентгенограмме грудной клетки часто видно вздутие легких с характерным
просветлением легочных полей, уплощенная диафрагма и маленький, суженный
сердечный силуэт.
Оценка функции легких очень важна для подтверждения диагноза ХОБЛ, ее
тяжести, обратимости и определения прогноза. Спирометрия выявляет уменьшение
11
Кафедра факультетской терапии СГМА
FEV 1 , FVC и FEV 1 /FVC%. У большинства пациентов с ХОБЛ не увеличивается
FEV 1 в ответ на ингаляцию бронходилататора, но около 20% больных можно
отнести к числу реагирующих па эту пробу, т е. FEV 1 увеличивается у них по
крайней мере на 15%.
Как отмечалось, объемы легких, измеренные методом плетизмографии тела,
при эмфиземе обычно увеличены, но при хроническом бронхите могут быть
нормальны. Увеличение TLC является следствием ограничения экспираторного
потока и возникновения ''воздушных ловушек"; FRC и RV также увеличены).
При эмфиземе DLCO уменьшена из-за утраты альвеолярно-капиллярных
единиц и, напротив, сохранена у пациентов с хроническим бронхитом и БА.
Газы артериальной крови являются нечувствительным показателем тяжести
ХОБЛ. На ранних стадиях развития эмфиземы обычно наблюдается снижение артериальной оксигенации только во время физической нагрузки. На более поздних
стадиях заболевания гипоксемия и гиперкапния могут проявляться в состоянии
покоя. Реактивный эритроцитоз - повышение гематокрита - есть следствие хронической гипоксемии, которая может быть усилена высоким содержанием
карбоксигемоглобина, связанным с курением.
КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОЕ РАВНОВЕСИЕ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
• Концентрация ионов водорода [Н+] в клетках и биологических жидкостях — один из
важных факторов обеспечения гомеостаза/гомеокинеза организма. Отклонения [H+] от
оптимального диапазона приводят к нарушениям метаболизма, жизнедеятельности
клеток (вплоть до их гибели), тканей, органов и организма в целом. Сдвиг показателя рН
в диапазоне ±0,1 обусловливает расстройства дыхания и кровообращения; ±0,3 —
потерю сознания, нарушения гемодинамики и вентиляции лёгких; в диапазоне ±0,4 и
более — чреват гибелью организма.
• Кислотно-щелочное равновесие (КЩР) оценивают по величине рН — водородному
показателю. рН — отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации H+ в
среде. рН жидких сред организма зависит от содержания в них органических и
неорганических кислот и оснований.
Показатели кислотно-щелочного равновесия
Показатель
Значения в СИ
Традиционные
единицы
Основные
pH крови:
артериальной
венозной
капиллярной
pCO2
стандартный
бикарбонат плазмы
крови (SB)
Буферные основания
7,37–7,45
7,34–7,43
7,35–7,45
4,3–6,0 кПа
22–26 ммоль/л
33–46 мм рт.ст.
44–53 ммоль/л
12
Кафедра факультетской терапии СГМА
капиллярной крови
(BB)
Избыток оснований
капиллярной крови
(BE)
–3,4 -+2,5 ммоль/л
Дополнительные
КТ крови
МК крови
ТК суточной мочи
Аммиак суточной
мочи
(NH4)
0,5–2,5 мг%
6–16 мг%
20–40 ммоль/л
10–107 ммоль/сут
(20–50 ммоль/л)
ХИМИЧЕСКИЕ БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ
Химические буферные системы представлены в основном бикарбонатным,
фосфатным, белковым и гемоглобиновым буферами. Буферные системы начинают
действовать сразу же при увеличении или снижении [H+], и следовательно, представляют
собой первую мобильную и действенную систему компенсации сдвигов рН. Принцип
действия химических буферных систем заключается в трансформации сильных кислот и
сильных оснований в слабые. Эти реакции реализуются как внутри- так и внеклеточно.
Карбонаты костной ткани функционируют как депо для буферных систем организма.
В костях содержится большое количество солей угольной кислоты: карбонаты кальция,
натрия, калия и др. При остром увеличении содержания кислот (при острой сердечной,
дыхательной или почечной недостаточности, коме и других состояниях) кости могут
обеспечивать до 30–40% буферной ёмкости.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ
Наряду с мощными и быстродействующими химическими системами в организме
функционируют органные механизмы компенсации и устранения сдвигов КЩР. Для их
реализации и достижения необходимого эффекта требуется больше времени — от
нескольких минут до нескольких часов. К наиболее эффективным физиологическим
механизмам регуляции КЩР относят процессы, протекающие в лёгких, почках, печени и
ЖКТ.
ВИДЫ РАССТРОЙСТВ КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОГО РАВНОВЕСИЯ
Направленность изменений [H+] и рН
Причины, вызвавшие нарушения КЩР
Степень компенсированности нарушений
КЩР
Причины и механизмы развития
нарушений КЩР
Ацидозы, алкалозы
Эндогенные, экзогенные
Компенсированные,
субкомпенсированные,
некомпенсированные
Газовые
Негазовые
метаболические
выделительные
13
Кафедра факультетской терапии СГМА
(почечные, желудочные,
кишечные)
экзогенные
Смешанные
(комбинированные)
АЦИДОЗ И АЛКАЛОЗ
Ацидоз — типовая форма нарушения КЩР, характеризующаяся относительным
или абсолютным избытком в организме кислот. В крови при ацидозе наблюдается
абсолютное или относительное повышение [I+] и уменьшение рН ниже нормы (условно —
ниже средней величины рН, принимаемой за 7,39).
Алкалоз -- типовая форма нарушения КЩР, характеризующаяся относительным
или абсолютным избытком в организме оснований. В крови при алкалозе отмечается
абсолютное или относительное снижение [I+] или увеличение рН (условно — выше
средней величины рН, принимаемой за 7,39).
Эндогенные причины сдвигов КЩР являются наиболее частыми и значимыми в
клинической практике. Это объясняется тем, что при многих расстройствах
жизнедеятельности различных органов и тканей нарушаются функции как химических
буферных систем, так и физиологических механизмов поддержания оптимального КЩР в
организме.
Экзогенные причины нарушений КЩР: избыточное поступление в организм
веществ кислого или щелочного характера.
КОМПЕНСИРОВАННЫЕ И НЕКОМПЕНСИРОВАННЫЕ НАРУШЕНИЯ КЩР
Определяющим параметром степени компенсированности нарушений КЩР является
величина рН.
• Компенсированными сдвигами КЩР считаются такие, при которых рН крови не
отклоняется за пределы диапазона нормы: 7,35–7,45. За «нейтральную» величину
условно принимают 7,39. Отклонения рН в диапазонах:
7,38–7,35 — компенсированный ацидоз,
7,40–7,45 — компенсированный алкалоз.
• Некомпенсированными нарушениями КЩР называют такие, при которых рН крови
выходит за диапазон нормы:
При рН 7,34 и ниже — некомпенсированный ацидоз.
При рН 7,46 и выше — некомпенсированный алкалоз.
ГАЗОВЫЕ И НЕГАЗОВЫЕ РАССТРОЙСТВА КЩР
По критерию «причины и механизмы развития» расстройства КЩР подразделяют на
газовые, негазовые и на смешанные (комбинированные). Газовые (респираторные)
расстройства КЩР (независимо от механизма развития) характеризуются первичным
изменением содержания в организме CO2 и, как следствие — концентрации угольной
кислоты в соотношении: [HCO3–]/[H2CO3]. При газовом ацидозе знаменатель соотношения
(т.е. концентрация угольной кислоты) увеличивается, при газовом алкалозе —
уменьшается.
ТИПОВЫЕ ФОРМЫ НАРУШЕНИЙ КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНОГО РАВНОВЕСИЯ
РЕСПИРАТОРНЫЙ АЦИДОЗ
14
Кафедра факультетской терапии СГМА
Респираторный ацидоз характеризуется снижением рН крови и гиперкапнией
(повышением рСО2 крови более 40 мм рт.ст.). При этом линейной зависимости между
степенью гиперкапнии и клиническими признаками респираторного ацидоза нет.
Последние во многом определяются причиной гиперкапнии, особенностями основного
заболевания и реактивностью организма пациента.
Компенсированный ацидоз, как правило, существенных изменений в организме не
вызывает. Некомпенсированный ацидоз приводит к значительным нарушениям
жизнедеятельности организма и развитию в нём комплекса характерных изменений.
ПРИЧИНА И НАИБОЛЕЕ ЗНАЧИМЫЕ ПРИЗНАКИ РЕСПИРАТОРНОГО АЦИДОЗА
Причина: нарастающая гиповентиляция лёгких. Она является главным фактором
возникновения газового ацидоза (при спазме бронхиол или обтурации дыхательных
путей). Механизм спазма бронхиол: повышение холинергических эффектов в условиях
значительного ацидоза. Это является результатом:
 Увеличенного высвобождения ацетилхолина из нервных терминалей.
 Повышения чувствительности холинорецепторов к ацетилхолину.
Проявления респираторного ацидоза.
•
Спазм мелких бронхов и бронхиол.
•
Расширение артериол мозга, развитие артериальной гиперемии ткани мозга,
повышение внутричерепного давления.
•
Спазм артериол и ишемия органов (кроме мозга!).
•
Нарушение тока крови и лимфы в сосудах микроциркуляторного русла.
•
Гипоксемия и гипоксия.
•
Дисбаланс ионов: увеличение содержания ионов K+ в межклеточной
жидкости, гиперкалиемия, гиперфосфатемия, гипохлоремия.
Механизмы компенсации респираторного ацидоза.
 Гемоглобиновый буфер эритроцитов.
 Белковая буферная система клеток снижает [H+] во внеклеточной жидкости в
результате обмена на внутриклеточный K+.
 Белковый и фосфатный буферы костной ткани (при значительном снижении рН).
 Белковый буфер плазмы крови вносит вклад в нейтрализацию H+ в крови,
акцептируя его анионными лигандами белков и высвобождая в плазму Na+.
 Анионы HCO3–_ выходят из эритроцитов в обмен на Cl– плазмы, восполняют её
гидрокарбонатный буфер и тем самым способствуют устранению ацидоза.
Механизм долговременной компенсации длительно сохраняющегося респираторного
ацидоза реализуется почками. Для достижения эффекта требуется 3–4 сут.
РЕСПИРАТОРНЫЙ АЛКАЛОЗ
Респираторный алкалоз характеризуется увеличением рН и гипокапнией (снижением
рСО2 крови до 35 мм рт.ст. и более). Причина газового алкалоза - гипервентиляция
лёгких. Основные признаки газового алкалоза:
 Нарушения центрального и органно-тканевого кровообращения. Это приводит к:
 развитию aртериальной гипотензии,
 депонированию крови в расширенных сосудах,
15
Кафедра факультетской терапии СГМА









уменьшению ОЦК,
снижению венозного давления,
уменьшению объёма крови, притекающей к сердцу,
уменьшению ударного и сердечного выбросов.
Гипоксия. Причины:
 Недостаточность кровообращения.
 Увеличение сродства Hb к O2, снижающее диссоциацию HbO2 в тканях.
 Нарушение карбоксилирования пировиноградной кислоты и превращения её в
оксалоацетат, а также восстановления последнего в малат.
 Угнетение гликолиза в условиях гипоксии.
Гипокалиемия.
Мышечная слабость, проявляющаяся гиподинамией, парезом кишечника,
параличами скелетной мускулатуры.
Нарушения ритма сердца — обусловлены гипокалиемией.
Гипервентиляционная тетания.
СРОЧНАЯ КОМПЕНСАЦИЯ РЕСПИРАТОРНОГО АЛКАЛОЗА
 Снижение объёма альвеолярной вентиляции в связи с подавлением активности
инспираторных нейронов при уменьшении рCO2 крови. Этот механизм включается
при алкалозе, развивающемся в результате гипервентиляции.
 Активация внутриклеточных буферных систем: гидрокарбонатного, белкового,
гемоглобинового, фосфатного. Это обеспечивает выход H+ из клетки в
межклеточную жидкость и далее в кровь в обмен на K+ и Na+.
 Активация гликолиза с образованием молочной и пировиноградной кислот.
 Выход внутриклеточного Cl– в межклеточную жидкость в обмен на HCO3–.
ДОЛГОВРЕМЕННЫЕ МЕХАНИЗМЫ КОМПЕНСАЦИИ РЕСПИРАТОРНОГО АЛКАЛОЗА
Долговременные механизмы устранения респираторного алкалоза реализуется
преимущественно почками:
 Торможением ацидогенеза.
 Активацией калийуреза.
 Увеличением выведения из крови в мочу Na2 HPO4.
 Торможением аммониогенеза.
ПРИНЦИПЫ УСТРАНЕНИЯ РАССТРОЙСТВ КЩР
РЕСПИРАТОРНЫЙ АЦИДОЗ
Методы ликвидации различны при острой и хронической формах ДН. При ОДН
выполняют комплекс неотложных мероприятий, направленных на обеспечение
оптимального объёма альвеолярной вентиляции:
16
Кафедра факультетской терапии СГМА
 Восстанавливают проходимость дыхательных путей.
 Прекращают поступление в организм избытка углекислого газа (например,
нормализуют газовый состав воздуха в скафандрах, при выполнении ИВЛ).
 Переводят пациента на ИВЛ при отсутствии или недостаточности
спонтанного дыхания.
При хронической ДН проводят комплекс мероприятий, основывающихся на
этиотропном, патогенетическом и симптоматическом принципах. Реализуется
этиотропный принцип устранением газового ацидоза с использованием:
 Восстановления проходимости дыхательных путей (с помощью бронхолитиков,
дренажа бронхов, отсасывания мокроты) и нормализации лёгочной вентиляции.
 Улучшения перфузии лёгких кровью (с помощью кардиотропных средств; ЛС,
регулирующих сосудистый тонус и агрегатное состояние крови).
 Регуляции активности дыхательного центра (ограничивая приём препаратов,
снижающих его возбудимость и назначая стимуляторы его функции).
 Ограничения двигательной активности пациента.
Патогенетический принцип имеет целью устранение главного патогенного фактора
респираторного ацидоза — повышенного уровня CO2 в крови (гиперкапнии) и других
биологических жидкостях организма. Эта достигает устранением причины, вызывающей
нарушение газообмена в лёгких.
Симптоматическое лечение имеет целью устранение неприятных и тягостных
ощущений, усугубляющих состояние пациента: головной боли, выраженной и длительной
тахи- или брадикардии, психомоторного перевозбуждения и других.
РЕСПИРАТОРНЫЙ АЛКАЛОЗ
Цель: устранение дефицита CO2 в организме. Лечебные мероприятия базируются на
этиотропном, патогенетическом и симптоматическом принципах.
Этиотропный
принцип
осуществляется
путём
ликвидации
причины
гипервентиляции лёгких (неадекватной вентиляции лёгких при выполнении наркоза или в
других ситуациях ИВЛ; печёночной недостаточности; интоксикации ЛС (салицилатами,
адреномиметиками; гипертиреоза; выраженной анемии; гиперпиретической лихорадки;
ТЭЛА; травмы мозга и др.).
Патогенетическое лечение направлено на нормализацию содержания углекислого
газа в организме. С этой целью проводят ряд мероприятий:
 Дыхание газовыми смесями с повышенным парциальным содержанием CO2.
 Коррекцию водно-электролитного обмена с помощью буферных растворов.
Симптоматический принцип преследует цель предотвратить и/или ликвидировать
симптомы, отягощающие состояние пациента. Для этого используют противосудорожные,
кардиотропные, вазоактивные и другие препараты.
Гипоксия
Термин «гипоксия» трактуют двояко. Одни авторы за основу берут
терминологический элемент oxy как относящийся к кислороду — oxygenium (кислород). В
такой трактовке термин «гипоксия» определяют: состояние, возникающее в результате
недостаточного обеспечения тканей организма кислородом и/или нарушения его
усвоения в ходе биологического окисления. Синонимами понятия «гипоксия» в такой
трактовке являются «кислородное голодание» и «кислородная недостаточность». Другие
17
Кафедра факультетской терапии СГМА
авторы терминологический элемент oxy трактуют как относящийся к окислению (от
oxydation — окисление). В этом варианте термин «гипоксия»: типовой патологический
процесс, развивающийся в результате недостаточности биологического окисления,
приводящий к нарушению энергетического обеспечения функций и пластических
процессов в организме. Гипоксия нередко сочетается с гипоксемией: уменьшение по
сравнению с должным уровней напряжения и содержания кислорода в крови.
Гипоксические состояния классифицируют с учётом различных критериев: этиологии,
выраженности расстройств, скорости развития и длительности гипоксии.
Этиология. По этиологии выделяют две группы: экзогенные (нормо- и
гипобарическую гипоксию) и эндогенные.
Выраженность расстройств. По выраженности расстройств жизнедеятельности
организма различают: лёгкую, среднюю (умеренную), тяжёлую, критическую (опасную
для жизни, летальную).
Скорость возникновения и длительность. Выделяют молниеносную (острейшая),
острую, подострую и хроническую.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОЦЕССА АДАПТАЦИИ К ГИПОКСИИ
Ключевой фактор процесса экстренной адаптации организма к гипоксии —
активация механизмов транспорта O2 и субстратов обмена веществ к тканям и органам.
Повышенное функционирование систем транспорта кислорода и субстратов метаболизма
к клеткам сопровождается интенсивным расходом энергии и субстратов обмена веществ.
Таким образом, эти механизмы имеют высокую «энергетическую и субстратную цену».
СИСТЕМА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ
Недостаточность биологического окисления при гипоксии ведёт к гипервентиляции
— возрастанию объёма альвеолярной вентиляции.
Причины: активация афферентной импульсации от хеморецепторов (аорты,
каротидной зоны сонных артерий, ствола мозга и других регионов организма) в ответ на
изменение показателей газового состава крови (снижение раО2, увеличение раCO2 и др.).
Механизмы: увеличение частоты и глубины дыхательных движений и числа
раскрывшихся резервных альвеол. В результате минутный объём дыхания может возрасти
более чем на порядок: с 5–6 л в покое до 90–110 л в условиях гипоксии.
СЕРДЦЕ
При острой гипоксии функция сердца значительно интенсифицируется. Причина:
активации симпатикоадреналовой системы. Механизмы:
 Тахикардия.
 Увеличение ударного выброса крови из сердца.
 Возрастание интегративного показателя функции сердца — минутного объёма
кровообращения (сердечного выброса крови).
 Повышение линейной и объёмной скорости кровотока в сосудах.
СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА
В условиях гипоксии развивается феномен перераспределения, или централизации
кровотока. Причины и механизмы феномена централизации кровотока:
18
Кафедра факультетской терапии СГМА
 Активация симпатикоадреналовой системы и высвобождение катехоламинов.
Последние вызывают сужение артериол и снижение притока крови по ним к
большинству тканей и органов.
 Быстрое и значительное накопление в миокарде и ткани мозга метаболитов с
сосудорасширяющим эффектом: аденозина, простациклина, ПгЕ, кининов и
других. Эти вещества препятствуют реализации вазоконстрикторного действия
катехоламинов и обеспечивают расширение артериол и увеличение
кровоснабжения сердца и мозга в условиях гипоксии.
СИСТЕМА КРОВИ
Острая гипоксия любого генеза сопровождается адаптивными изменениями в системе
крови:
 Активацией выброса эритроцитов из костного мозга и депо крови.
 Повышением степени диссоциации HbO2 в тканях.
 Увеличением сродства Hb к кислороду в капиллярах лёгких.
СИСТЕМЫ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ
Активация метаболизма — важное звено экстренной адаптации организма к острой
гипоксии. Это обеспечивает:
 Повышение эффективности процессов усвоения кислорода и субстратов окисления
тканями организма и доставки их к митохондриям.
 Активацию ферментов окисления и фосфорилирования.
 Увеличение степени сопряжения процессов окисления и фосфорилирования
адениннуклеотидов: АДФ, АМФ, а также креатина.
 Активацию гликолитического пути окисления.
Механизмы долговременной адаптации организма к гипоксии.
1. Система биологического окисления - обеспечивают оптимальное энергетическое
обеспечение функционирующих структур и уровень пластических процессов в них.
2. Система внешнего дыхания - обеспечивает уровень газообмена, достаточный для
оптимального течения обмена веществ. Это достигается благодаря:
 Гипертрофии лёгких.
 Увеличению диффузионной способности аэро-гематического барьера лёгких.
 Повышению эффективности соотношения вентиляции альвеол и перфузии их
кровью.
 Гипертрофии и возрастанию мощности дыхательной мускулатуры.
 Возрастанию жизненной ёмкости лёгких.
3. Сердце - увеличивается сила и скорость процессов сокращения и расслабления
миокарда. В результате возрастают ударный и сердечный (минутный) выбросы.
4. Сосудистая система обеспечивает уровень перфузии тканей кровью, который
необходим для осуществления их функции даже в условиях гипоксии:
 Увеличение количества функционирующих капилляров в тканях и органах.
 Снижение миогенного тонуса артериол и уменьшение реактивных свойств стенок
резистивных сосудов к вазоконстрикторам.
5. Система крови - растут кислородная ёмкость крови, скорость диссоциации HbO2,
сродство дезоксигемоглобина к кислороду в капиллярах лёгких.
6. Метаболизм - метаболические процессы в тканях при достижении состояния
устойчивой адаптированности к гипоксии характеризуются:
 Снижением их интенсивности.
19
Кафедра факультетской терапии СГМА
 Экономным использованием кислорода и субстратов обмена веществ в реакциях
биологического окисления.
 Высокой эффективностью и лабильностью реакций анаэробного ресинтеза АТФ.
 Доминированием анаболических процессов по сравнению с катаболическими.
 Мощностью и мобильностью механизмов трансмембранного переноса ионов.
7. Системы регуляции - эффективность, экономичность и надёжность управления
жизнедеятельностью. Это достигается благодаря включению механизмов нервной
и гуморальной регуляции функций.
РЕЗИСТЕНТНОСТЬ ОРГАНОВ К ГИПОКСИИ
Наибольшая устойчивость к гипоксии у костей, хрящей, сухожилий, связок. В
скелетной мускулатуре изменения структуры миофибрилл, а также их сократимости
выявляются через 100–120 мин, а в миокарде — уже через 15–20 мин. В почках и печени
морфологические отклонения и расстройства функций обнаруживаются обычно через 20–
30 мин после начала гипоксии. Наименьшей резистентностью к гипоксии обладает ткань
нервной системы. Резистентность нервных клеток уменьшается в следующем порядке:
периферические нервные узлы - спинной мозг - продолговатый мозг – гиппокамп –
мозжечок - кора больших полушарий. Прекращение оксигенации коры мозга вызывает
значительные структурные и функциональные изменения в ней уже через 2–3 мин, в
продолговатом мозге через 8–12 мин, а в ганглиях вегетативной нервной системы через
50–60 мин.
ПРИНЦИПЫ УСТРАНЕНИЯ И ПРОФИЛАКТИКИ ГИПОКСИИ
Этиотропный: включает мероприятия, направленные на ликвидацию либо снижение
степени или длительности воздействия на организм причины гипоксии. Терапия
осуществляется при непременном учёте типа гипоксии. При гипоксии экзогенного типа
необходимо нормализовать содержание кислорода во вдыхаемом воздухе.
Патогенетическая терапия направлена на разрыв цепи патогенеза гипоксического
состояния и/или устранение его ключевых звеньев:

Ликвидацию или снижение степени ацидоза.

Уменьшение дисбаланса ионов в клетках, межклеточной жидкости, крови.

Предотвращение или снижение степени повреждения клеточных мембран.

Уменьшение альтерации ферментов в клетках и биологических жидкостях.

Снижение расхода энергии макроэргических соединений.
Симптоматический принцип: снятие или уменьшение тягостных, усугубляющих
состояние пациента ощущений, а также вторичных симптомов, связанных с
последствиями эффектов гипоксии на организм. Для устранения указанных и других
симптомов применяют анестетики, анальгетики, транквилизаторы.
Составитель: доцент А.О.Молотков
20