Долговременные механизмы адаптации к гипоксии
При длительной экспозиции кислородного голодания в организме формируются механизмы долговременной адаптации к гипоксии («системный структурный след»). В их основе лежит активация гипоталамо-гипофизарной системы и коры надпочечников, синтеза нуклеиновых кислот и белка. Долговременные механизмы позволяют, несмотря на дефицит кислорода во внешней среде, трудности в доставке и оксигенации тканей, обеспечивать кислородный режим органов и тканей адекватный потребности организма
В сердце отмечается гипертрофия и гиперфункция миокарда, увеличивается содержание миоглобина в кардиомиоцитах, возрастает число капилляров и развивается коллатеральное кровообращение в сердечной мышце. При хронической гипоксии усиление васкуляризация наблюдается и в периферических тканях. В бульбарных структурах мозга происходит гипертрофия и гиперплазия нейронов дыхательного центра, а в легких происходит гипертрофия ацинусов. В крови под влиянием эритропоэтина активируется эритропоэз и увеличивается число эритроцитов (эритроцитоз), а также содержание в них гемоглобина.
При длительной адаптации к гипоксии появляется популяция митохондрий с новыми свойствами: сниженным содержанием дыхательных переносчиков на терминальном участке дыхательной цепи и их окислительной способностью, но работающих в более эффективном режиме за счет увеличения эффективности окислительного фосфорилирования. Эти новые свойства митохондрий обеспечивают экономизацию процесса образования энергии. На уровне клеток включаются механизмы, направленные на минимизацию затрат на процессы энергообразования в тканях. Происходит активация биогенеза митохондрий, приводящая к увеличению их количества на единицу массы клетки, а также увеличивается их активная поверхность и сродство ферментов к кислороду. Активизируется синтез нуклеиновых кислот и митохондриальных белков, а также увеличивается активность ферментов дыхательной цепи и их сродства к окисляемым субстратам. Наблюдается активации механизмов антиоксидантной защиты и систем детоксикации продуктов внутриклеточного метаболизма. Потенциальные возможности сукцинатоксидазного пути окисления при затяжной гипоксии снижаются, что ограничивает его использование в качестве механизма адаптации при длительном воздействии гипоксии.
|
|
|
Таким образом, в адаптации к длительному действию гипоксии наибольшее значение имеют реакции организма на молекулярном уровне. В том числе ускорение трансляции и транскрипции генов синтеза эритропоэтина, мио- и гемоглобинов, белков дыхательных ферментов митохондрий, мышечных белков и других факторов оптимизации клеточного дыхания. В случае длительно продолжающейся гипоксии, ее углублении происходит постепенное истощение адаптационных возможностей организма, может развиться их несостоятельность и наступить «срыв» реакции долговременной адаптации (дизадаптация) и даже декомпенсация, сопровождающаяся нарастанием деструктивных изменений в органах и тканях.
|
|
|
Принципы профилактики и повышения устойчивости к гипоксии
К профилактике и коррекции гипоксических нарушений существует два подхода: 1) медикаментозный, с помощью фармакологических средств, и 2) немедикаментозный, использующий адаптацию к гипоксии для увеличения резистентности клетки к дефициту кислорода.
Фармакологическая коррекция направлена на облегчение реакции организма на гипоксию или предотвращающие ее развитие, а также ускорение нормализации энергопродуцирующей функции клетки. Препараты, используемые для достижения этих целей, называются антигипоксантами.
Тактика фармакологической коррекции гипоксических состояний с помощью антигипоксантов базируется на представлениях о механизмах биоэнергетической гипоксии.
На ранних компенсированных стадиях гипоксии для восстановления функций дыхательной цепи используют вещества с донорно-акцепторными свойствами, способные шунтировать перенос электронов на участке НАДН – CoQ (например, синтетические переносчики кислорода по типу убихинона – производные хинонов). Эффективными являются средства, усиливающие альтернативные НАДН-оксидазному пути окисления и образования АТФ, в частности, сукцитатоксидазный путь.
|
|
|
Активация сукцинатоксидазного окисления при гипоксии достигается несколькими способами: 1) повышением активности сукцинатдегидрогеназы (например, циклический аналог ГАМК пирацетам, кофермент глутаматдекарбоксилазы и трансаминаз – пиридоксальфосфат – витамин В6);
2) активацией ферментов реакций, связанных с эндогенным образованием сукцината (например, производные гамма-аминомасляной кислоты, активирующие ГАМК-рецепторы); 3) введением сукцинатсодержащих соединений, которые облегчают проницаемость сукцината через гисто-гематические барьеры и увеличивают его биодоступность (соли сукцината, сукцинатсодержащее производное оксипиридина).
На более поздних стадиях гипоксии при увеличении ее длительности и тяжести с появлением декомпенсации энергетического обмена в виде нарушения переноса электронов на участке цитохромов b – с, вызванном лабилизацией мембран, положительный эффект оказывают экзогенные цитохром С и CoQ, способствующие восстановлению дыхательной цепи митохондрий.
|
|
|
Помимо антигипоксантов, воздействующих непосредственно на поврежденные участки дыхательной цепи, для защиты от гипоксии применяют фармакологические средства с различными механизмами действия, отвечающими основным направлениям профилактики и лечения гипоксии.
Увеличение кислородного транспорта достигается за счет: 1) усиления регионарного кровообращения и микроциркуляции (вазоактивные препараты); 2) повышения кислородной ёмкости крови искусственными переносчиками кислорода (препараты группы перфторана) или путём увеличения сродства гемоглобина к кислороду; 3) усиления процессов отдачи кислорода тканям посредством снижения сродства гемоглобина к кислороду (активаторы системы глутатиона, реактиваторы ацетилхолинэстеразы, вазоактивные средства, корректоры дыхательного алкалоза – соли органических кислот); 4) повышения лёгочной вентиляции и минутного объёма кровообращения (психомотрные стимуляторы, производные тиоксантина), а также 5) cтимуляции эритропоэза (витамины группы В, гемопоэтические факторы).
Снижение потребления кислорода и расхода энергии в организме достигается путём: 1) снижения уровня бодрствования (снотворные, нейролептические и транквилизирующие средства, средства для наркоза). В реальных условиях могут применяться для переживания состояния гипоксии, т.е. для пассивного выживания организма за счёт поддержания процессов жизнедеятельности на низком, но достаточном уровне при исключении любой деятельности; 2) снижения продукции тепла в организме (альфа2-адреномиметики, бета-адреноблокаторы, холиномиметики, ГАМК-ергические средства, активаторы дофаминовых и аденозиновых рецепторов, антисеротонинергические средства).
Снижение кислородного запроса тканей за счёт игибирования нефосфорилирующего (перекисного, микросомального, свободнорадикального) окисления (антиоксиданты). Сохранение высших психических функций и вегетативного контроля за гиперактивацией симпатоадреналовой системы в условиях гипоксии (ноотропные средства, нейропептиды, психостимуляторы). Нормализация кислотно-основного состояния и проницаемости капилляров, функции биомембран и обмена электролитов (мочегонные препараты, средства купирующие алкалоз, корректоры обмена электролитов, минералокортикоиды).
Основными способами немедикаментозной профилактики и лечения кислородного голодания являются эпизодически повторяющиеся сеансы искусственно вызываемой гипоксии (подъемы в барокамерах, дыхание в замкнутое пространство или просто задержки дыхания, вдыхания смесей с низким содержанием кислорода и т.п.), варьирующие по продолжительности и величине снижения напряжения кислорода.
В основе механизма адаптации организма на клеточном уровне к дозированной гипоксии лежит повышение устойчивости клеток за счет снижения критической концентрации кислорода и увеличение скорости его потребления, указывающее на более эффективное использование кислорода. Естественная ритмика напряжения кислорода в тканях и клетках при повторяющихся гипоксических эпизодах способствует расширению уровня кислородного гомеостаза, предупреждает истощающее действие низкого напряжения кислорода и повышает устойчивость организма.
Пребывание в условиях умеренной гипоксии или повторное использование ее непродолжительных воздействий используется для увеличения адаптационного резерва организма, лечения и профилактики ряда заболеваний, а также специальной подготовки к условиям профессиональной деятельности. Нормобарическая интервальная тренировка используется для нормализации психофизиологического статуса, функциональной системы дыхания, вегетативной регуляции ритма сердца у больных бронхиальной астмой и с гипофункцией щитовидной железы, в лечении атопического дерматита и ограниченной склеродермии и других заболеваний и патологических состояний.
Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 331; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!