Читай выборочно дальше, там много
Компенсаторно-приспособительные реакции при гипоксии
Срочные реакции, возникающие при остро развивающейся гипоксии,выражаются в первую очередь в изменении функции органов кровообращения и дыхания. Происходит увеличение минутного объема сердца за счет как тахикардии, так и возрастания систолического объема. Повышаются артериальное давление, скорость кровотока и возврат венозной крови к сердцу. В случае тяжелой гипоксии происходит централизация кровообращения - значительная часть крови устремляется к жизненно важным органам. Расширяются сосуды мозга. Гипоксия является мощным сосудорасширяющим фактором для коронарных сосудов. Вместе с тем суживаются сосуды мышц и органов брюшной полости. Кровоток через ткани регулируется наличием в них кислорода, и чем ниже его концентрация, тем больше крови притекает к этим тканям.
Срочные приспособительные реакции со стороны органов дыхания проявляются его учащением и углублением, что способствует улучшению вентиляции альвеол. Происходит включение в акт дыхания резервных альвеол. Увеличивается кровоснабжение легких. Гипервентиляция альвеол обусловливает развитие гипокапнии, которая повышает сродство гемоглобина к кислороду и ускоряет оксигенацию притекающей к легким крови.
Долговременные компенсаторно-приспособительные реакции возникают при хронической гипоксиина почве различных заболеваний (например, врожденных пороков сердца), при длительном пребывании в горах, при специальных тренировках в барокамерах. В этих условиях отмечается увеличение количества эритроцитов и гемоглобина вследствие активации эритропоэза под действием эритропоэтина, усиленно выделяемого почками при их гипоксии. В результате увеличиваются кислородная емкость крови и ее объем. Увеличиваются дыхательная поверхность легких и их жизненная емкость вследствие образования новых альвеол. У людей, живущих в горной местности на большой высоте, увеличен объем грудной клетки, развивается гипертрофия дыхательной мускулатуры.Расширяется сосудистое русло легких, повышается его кровенаполнение, что может сопровождаться гипертрофией миокарда в основном за счет правого сердца. В миокарде и дыхательных мышцах возрастает содержание миоглобина.
|
|
|
Увеличивается емкость микроциркуляторного русла в мозгу и сердце за счет расширения капилляров. У людей, находящихся в состоянии хронической гипоксии (например, при сердечной или дыхательной недостаточности), увеличивается васкуляризация периферических тканей. Одним из признаков этого является увеличение размеров концевых фаланг с утратой нормального угла ногтевого ложа. Другое проявление компенсации при хронической гипоксии - это развитие коллатерального кровообращения там, где имеется затруднение для кровотока.
|
|
|
Механизмы развития компенсаторных и приспособительных реакций при гипоксии.Изменения функции органов дыхания и кровообращения, возникающие при острой гипоксии, являются в основном рефлекторными. Они обусловлены раздражением дыхательного центра и хеморецепторов дуги аорты и каротидной зоны низким напряжением кислорода в артериальной крови. Эти рецепторы чувствительны также к изменению содержания СО2 и Н+, но в меньшей степени, чем дыхательный центр.
Гипоксия является сильным стрессорным фактором, под действием которого происходит активация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, увеличивается выделение в кровь глюкокортикоидов, которые активируют ферменты дыхательной цепи и повышают стабильность клеточных мембран, в том числе мембран лизосом. Это снижает опасность выделения из последних в цитоплазму гидролитических ферментов, способных вызвать аутолиз клеток.
При хронической гипоксии происходят не только функциональные сдвиги, но и структурные изменения, имеющие большое компенсаторно-приспособительное значение. Установлено, что дефицит макроэргических фосфорных соединений, обусловленный гипоксией, вызывает активацию синтеза нуклеиновых кислот и белков. Итогом этих биохимических сдвигов является усиление в тканях пластических процессов, лежащих в основе гипертрофии миокардиоцитов и дыхательной мускулатуры, новообразования альвеол и новых сосудов. В результате повышается работоспособность аппарата внешнего дыхания и кровообращения. Вместе с тем функционирование этих органов становится более экономичным вследствие повышения мощности системы энергообеспечения в клетках (увеличение числа митохондрий, повышение активности дыхательных ферментов).
|
|
|
Установлено, что при длительной адаптации к гипоксии уменьшается продукция тиреотропного и тиреоидных гормонов; это сопровождается снижением основного обмена и уменьшением потребления кислорода различными органами, в частности сердцем, при неизменной внешней работе.
Нарушения на молекулярном (метаболическом) уровне.Ведушим звеном их патогенеза является замедление энергообразования. Синтез АТФ тормозится в результате снижения р02 в крови, повреждения мембран и ферментативных систем митохондрий. В случае разобщения окисления и фосфорилирования поток элек1ронов уже не генерирует синтез АТФ, повреждаются пути транспорта АТФ из митохондрий в места ее использования. Способность тканей к потреблению АТФ также снижается вследствие ослабления активности АТФаз. Таким образом, дефицит кислорода приводит к энергетическому голоданию тканей, которое лежит в основе большинства нарушений при гипоксии. В результате энергодефицита нарушаются метаболические энергозависимые процессы: замедляется синтез белков, гормонов, РНК, ДНК, фосфолипидов, а также нейромедиаторов. Вследствие нарушения функции энергозависимых мембранных ионных каналов и насосов изменяется баланс электролитов, уменьшается количество вну·1риклеточного калия, нарушается кальциевый гомеостаз. Накопление в цитозоле свободных ионов кальция и нарушение их выведения из клеток (в результате дефицита АТФ, снижения трансмембранного потенциала) - одно из ведуших звеньев гипоксического повреждения (кальциевое повреждение) клеток. Нарушение окислительно-восстановительных реакций приводит к накоплению продуктов неполного окисления, многие из которых токсичны. Промежуточные продукты обмена липидов (ацетон, ацетоуксусная и /3-гидроксимасляная кислоты) являются мембранотоксичными. Повышается уровень малонового диальдегида продукта распада пероксидов жирных кислот. В печени и мышцах уменьшается количество гликогена, а глюкоза до конца не окисляется. Лактат, пируват и другие недоокисленные продукты могут изменять КОС в сторону метаболического ацидоза, который служит дополнительным фактором повреждения клеток посредством ингибирования ферментов тканевого дыхания, усиления гидролитического эффекта фосфолипаз, активации ПОЛ, повреждения мембран (ацидотическое повреждение). Усиление катаболизма белков и стимуляция почечного аммониегенеза при ацидозе приводят к накоплению в крови аммония, нейтрализация которого частично происходит посредством связывания с а-кетоглутаровой кислотой, что извлекает а-кетоглутарат из цикла Кребса и также нарушает энергообразование. Особо следует отметить активацию ПОЛ при гипоксии. Причиной образования активных форм кислорода и активации свободнорадикального окисления в v условиях гипоксии служит торможение транспорта электронов по дыхательнои цепи. Если возникают проблемы с дыхательными ферментами, именно активация образования радикалов разгружает дыхательную цепь от электронов. Появление продуктов ПОЛ важный механизм гипоксического повреждения. Окисляются мембранные липиды, гемоглобин превращается в метгемоглобин. Нейтрализация продуктов ПОЛ реализуется средствами естественной антиоксидантной защиты, которая при гипоксии, учитывая ослабление активности глутатионредуктазы, также нарушается. Принимая во внимание тот факт, что на начальных этапах гипоксии проницаемость мембран для кислорода повышается, может возникнуть ситуация ''относительной гипероксии'', когда утилизация кислорода меньше, чем его поступление. Следовательно, к гипоксическому повреждению присоединяется пероксидное повреждение. Нарушения на клеточном уровне проявляются повреждением энергозависимых клеточных функций. Поскольку потребителем АТФ служат мембранные АТФазы, то нарушение их функций сушественное звено патогенеза гипоксического повреждения. Мембранозависимые ферментативные белки и рецепторы после временного усиления активности по мере дальнейшего развития гипоксии ингибируются или инактивируются (вследствие активации ПОЛ, ацидоза, гидролиза мембранных липидов и фосфолипидов эндогенными, в том числе лизосомальными, липазами и фосфолипазами). Энергодефицит оказывает повреждающее действие на функцию и структуру мембран вследствие нарушения ионных насосов, дефосфорилирования мембранных соединений, активации фосфолипаз и протеиназ. Изменяется текучесть как важное физико-химическое свойство мембран. Перераспределение натрия приводит к набуханию клеток (при элек1·ронно-микроскопическом исследовании определяются разрывы и фрагментация мембран, аномальные каналы в липидном бислое ). Сравнивая метаболические и мембранные механизмы гипоксического повреждения клеток, ученые пришли к выводу, что повреждение мембран является первоначальным. Среди клеточных органелл при гипоксии наибольшего внимания заслуживают митохондрии. Избыточное накопление в них ионов кальция приводит к разобщению процессов дыхания и фосфорилирования. При микроскопии определяется повреждение митохондрий в виде набухания, вакуолизации и деградации (разрушение и частичная редукция крист). Структурные нарушения в ядре проявляются гиперхроматозом и разрушением. В случае повреждения мембран лизосом происходит выход активных протеолитических ферментов в цитозоль, разрушительное действие которых усиливается на фоне ацидоза. Тормозится деление клеток, ослабляются регенеративные процессы. Дефицит энергии и избыток Са2+ вызывают апоптоз и некроз клеток. Нарушение в органах и физиологических системах.В условиях гипоксии повреждения отдельных органов и систем зависят от их чувствительности к гипоксии, которая обусловлена: 1) интенсивностью обмена веществ, т. е. потребностью тканей в кислороде; 2) мощностью гликолитической системы, т. е. способностью вырабатывать энергию без участия кислорода; 3) запасами энергии в виде макроэргических соединений; 4) потенциальной возможностью генетического аппарата обеспечивать гипертрофию и пластическое закрепление гиперфункции. С учетом этого наибольшему влиянию подвергается нервная система. Поскольку процессы внутреннего торможения являются более энергозависимыми, то первыми развиваются нарушения психической (высшей нервной) деятельности и эмоциональные расстройства (эйфория). При длительной гипоксии нарушаются рефлекторная деятельность, регуляция дыхания и кровообращения. Помрачение сознания и судороги относятся к угрожающим симптомам тяжелого течения кислородного голодания. Нарушения возбудимости, проводимости и сократимости миокарда клинически проявляются аритмией, причем сократительные элементы более устойчивы, чем проводящая система сердца. Кальциевым и пероксидным механизмам принадлежит ведушая роль в этих нарушениях. Сердечная недостаточность и ослабление тонуса сосудов обусловливают общие нарушения кровообращения, которые значительно осложняют течение гипоксии, какой бы ни бьша первопричина. Нарушение легочной вентиляции при гипоксии сопровождается изменением ритма дыхания, которое приобретает характер периодического дыхания ЧейнаСтокса. При хронической гипоксии в результате застойных явлений в легких утолщается альвеолярно-капиллярная мембрана, ухудшается диффузия газов.При всех видах хронической гипоксии снижается секреторная активность желудка, кишечника и поджелудочной железы. Наблюдается угнетение двигательной функции пищеварительного канала. В печени нарушаются система микросомального окисления, детоксикация эндогенных метаболитов и лекарственных средств, тормозятся синтетические процессы. Начальная полиурия сменяется нарушением функций почек. При тяжелом течении гипоксии снижается температура тела в результате ослабления обмена веществ и нарушения терморегуляции. В корковом веществе надпочечников первичная активация их функций сменяется истощением. Угнетается иммунологическая реактивность, нарушается система гемостаза. Более глубокий анализ описанных выше изменений позволяет сделать вывод, � что при гипоксии одни и те же механизмы, с однои стороны, являются патологическими, с другой могут быть оценены как приспособительные. Так, торможение нервной системы относится к охранительным процессам (повышается концентрация Г АМК), поскольку ослабляет ее чувствительность к дальнейшему развитию кислородного голодания. Снижение температуры тела и обмена веществ может быть оценено так же. Даже периодическое дыхание Чейна Стокса (периодическая задержка СО2 в период апноэ) является механизмом приспособления, поскольку таким образом поддерживается тонус дыхательного центра. Кроме того, определенный защитный эффект дают умеренный ацидоз и активация ПОЛ: первый угнетает активность фосфолипаз, усиливает в мембранах активность Са2+ -АТФазы, активирует окисление сукцината, а продукты ПОЛ вначале повышают проницаемость мембран, облегчают работу мембранных белков. Повреждение и защита при гипоксии тесно связаны. Чувствительность к mпоксии. В эволюции чувствительность к гипоксии усиливается и вместе с тем формируются более сложные приспособительные механизмы. Новорожденные (люди и животные) по сравнению со взрослыми особями более устойчивы к гипоксии благодаря наличию фетального гемоглобина и изоформ ферментов.
|
|
|
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 537; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!