Первичная и вторичная тканевая гипоксия: этиология и патогенез, формирование приспособительных реакций

Введение. Один из важнейших элементов гомеостаза высших животных и человека – кислородный гомеостаз. Кислородный гомеостаз создается и поддерживается деятельностью системы обеспечения организма кислородом.

В условиях нормы эффективность окислительно-восстановительных превращений адекватна потребностям работающих органов и тканей. При несоответствии уровня окислительно-восстановительных процессов потребностям организма возникает недостаточность энергетического обеспечения процессов жизнедеятельности и развивается гипоксия.

Цель исследования – изучить механизмы возникновения и развития первичной и вторичной тканевой гипоксии.

Условия, материалы и методы. Методологической основой исследований явились научные разработки отечественных и зарубежных авторов, изучающих механизмы возникновения и развития тканевой гипоксии и формирование приспособительных реакций. В процессе исследований применялись общепринятые методы: анализ, сравнение, обобщение; специальный научный метод: абстрактно-логический.

Основная часть. Гипоксия или кислородное голодание – типовой патологический процесс, возникающий в результате недостаточности биологического окисления и энергетической необеспеченности жизненных процессов. Выделяют экзогенную (гипоксическую), дыхательную (респираторную), циркуляторную (сердечно-сосудистую), гемическую, тканевую, перегрузочную, смешанную гипоксию [1].

Тканевая (первично-тканевая, гистотоксическая) гипоксия развивается вследствие нарушения способности клеток поглощать кислород или в связи с уменьшением эффективности биологического окисления в результате разобщения окисления и фосфорилирования. Утилизацию кислорода тормозят различные ингибиторы окислительных ферментов [2].

Различают первичную и вторичную тканевую гипоксию. Причинами первичной гипоксии являются первичные повреждения аппарата клеточного дыхания на субклеточном и молекулярном уровне при отравлении организма цианидами, лекарственными средствами, нитратами, токсинами микробов, и при недостатке витаминов, например, витамина В 2 и витамина РР [3].

Непосредственной причиной возникновения первичной гипоксии является нарушение структуры ферментов при воздействии радиоактивного излучения, при кахексии, при уремии, а также при тяжелых инфекционных заболеваниях.

Вторичная тканевая гипоксия является следствием гипоксической, циркуляторной, респираторной, гемической гипоксии, и возникает в таких условиях, когда ткани потребляют кислород в количествах, превышающих способность дыхательной, сердечно-сосудистой, кровяной системы обеспечивать их необходимым количеством кислорода .

При тканевой гипоксии снижается эффективность использования кислорода клетками. Наиболее часто это является результатом подавления активности ферментов биологического окисления при специфическом ингибировании энзимов, неспецифическом подавлении активности ферментов биологического окисления ионами металлов (Ag2+, Hg2+, Cu2+), а также конкурентного ингибировании ферментов веществами, имеющими структурную аналогию с естественным субстратом реакции [4].

Снижение эффективности использования кислорода клетками может быть вызвано повреждением мембран митохондрий (более 90% потребляемого кислорода восстанавливается с участием цитохромоксидазы митохондрий) и торможением синтеза ферментов биологического окисления, что характерно для общего или частичного (особенно белкового) голодания, большинства гиповитаминозов, нарушения минерального обмена [5].

Важное звено патогенеза тканевой гипоксии - уменьшение степени сопряжения окисления и фосфорилирования макроэргических соединений в дыхательной цепи. Эффективность биологического окисления снижается, нарушается энергетическое обеспечение клеток. Выраженной способностью разобщать процессы окисления и фосфорилирования обладают избыток ионов кальция, водорода, высшие жирные кислоты, йодсодержащие гормоны щитовидной железы, дикумарин, пентахлорфенол, грамицидин и др. [6]. Изменение концентраций электролитов при гипоксии значительно осложняет клиническое состояние больных и является непосредственной причиной развития нарушений кислотно-основного равновесия крови [7].

Изменения газового состава крови проявляется увеличением парциального напряжения кислорода в венозной крови, повышением сатурации гемоглобина кислородом в венозной крови, уменьшением атриовенозной разницы по кислороду [8].

При воздействии на организм факторов, вызывающих гипоксию, возникает ряд приспособительных реакций, направленных на ее предотвращение или устранение. Длительная гипоксия приводит к включению ряда устойчивых приспособительно-компенсаторных механизмов организма: увеличивается количество функционирующих альвеол, капилляров в межальвеолярных перегородках, диффузионной способности аэро-гематического барьера лёгких, повышается эффективность вентиляционно-перфузионного соотношения, возрастает кислородная ёмкость крови, скорость диссоциации оксигенированного гемоглобина и сродство дезоксигемоглобина к кислороду, развивается сбалансированная гипертрофия миокарда. Для продолжительной адаптации к гипоксии огромное значение имеет повышение эффективности процессов биологического окисления в клетках за счет увеличения количества митохондрий и количества крист митохондрий, увеличение мощности системы утилизации кислорода, повышение эффективности трансмембранных процессов и механизмов анаэробного ресинтеза АТФ в клетках, преобладание в тканях анаболических процессов над катаболическими [9].

Для профилактики и купировании гипоксических повреждений клеток и тканей наиболее результативно применение специфических антигипоксантов метаболического типа действия [10].