Содержание гемоглобина в крови при гипоксии

Гипоксия при патологических процессах в организме (эндогенная)

Дыхательная (легочная) гипоксия развива­ется при различных видах дыхательной недо­статочности, когда по тем или другим причинам затруднено проникновение кислорода из альве­ол в кровь. Это может быть связано: 1) с плохой вентиляцией альвеол, вследствие чего в них па­дает парциальное давление кислорода; 2) с их спадением из-за недостатка сурфактанта; 3) с уменьшением дыхательной поверхности легких вследствие понижения количества функциони­рующих альвеол; 4) с затруднением диффузии кислорода через альвеолярно-капиллярную мем­брану; 5) с нарушением кровоснабжения ткани легких, развитием в них отека; 6) с появлением большого количества перфузируемых, но не вен­тилируемых альвеол; 7) с усилением шунтиро­вания венозной крови в артериальную на уров­не легких (пневмония, отек, эмболия a. pulmo-nalis) или сердца (при незаращении боталлова протока, овального отверстия и др.). Из-за этих нарушений снижается рО9 в артериальной кро­ви, уменьшается содержание оксигемоглобина, т.е. возникает состояние гипоксемии. Вместе с тем в крови возрастает содержание восстанов­ленного гемоглобина, что способствует появле­нию цианоза. При гиповентиляции альвеол раз­вивается гиперкапния, понижающая сродство ге­моглобина к кислороду и затрудняющая еще больше процесс оксигенации гемоглобина в лег­ких.

Скорость кровотока и кислородная емкость при дыхательном типе гипоксии нормальны или повышены.

Циркуляторная (сердечно-сосудистая) ги­поксия развивается при нарушениях кровооб­ращения и может иметь генерализованный (си­стемный) или местный характер. Причиной раз­

сии могут являться: 1) недостаточность функ­ции сердца; 2) снижение сосудистого тонуса (шок, коллапс); 3) уменьшение общей массы крови в организме (гиповолемия) после острой кровопотери и при обезвоживании; 4) усилен­ное депонирование крови (например, в органах брюшной полости при портальной гипертензии и др.); 5) нарушение текучести крови в случаях сладжа эритроцитов и при ДВС-синдроме; 6) централизация кровообращения, что имеет мес­то при различных видах шока.

Циркуляторная гипоксия местного характе­ра, захватывающая какой-либо орган или область тела, может развиться при таких местных нару­шениях кровообращения, как венозная гипере­мия и ишемия. Для всех перечисленных состоя­ний характерно уменьшение объемной скорости кровотока. Общее количество крови, притекаю­щей к органам и участкам тела, снижается, со­ответственно уменьшается и объем доставляемого кислорода, хотя его напряжение в плазме крови и кислородная емкость могут быть нормальны­ми. При этом виде гипоксии нередко обнаружи­вается нарастание коэффициента утилизации кислорода тканями вследствие увеличения вре­мени контакта между ними и кровью при за­медлении скорости кровотока, кроме того, замед­ление скорости кровотока способствует накоп­лению в тканях и капиллярах углекислоты, ко­торая ускоряет процесс диссоциации оксигемог-лобина. Повышение утилизации кислорода тка­нями не происходит при усиленном шунтирова­нии крови по артериоло-венулярным анастомо­зам вследствие спазма прекапиллярных сфинк­теров или нарушения проходимости капилляров при сладже эритроцитов или развитии ДВС-син-дрома. В этих условиях содержание оксигемог-лобина в венозной крови может оказаться повы­шенным. То же происходит, когда транспорт кислорода замедлен на отрезке пути от капил­ляров до митохондрий, что имеет место при ин-терстициальном и внутриклеточном отеках, при снижении проницаемости стенок капилляров и клеточных мембран. Из этого следует, что для правильной оценки количества кислорода, по­требленного тканями, большое значение имеет определение содержания оксигемоглобина в ве­нозной крови.

Гемическая (кровяная) гипоксия развивает­ся при уменьшении кислородной емкости крови из-за снижения-содержания гемоглобина или вследствие образования его разновидностей, не

nспособных транспортировать кислород, таких как карбоксигемоглобин и метгемоглобин. Сни­жение содержания гемоглобина имеет место при различных видах анемий и при гидремии, воз­никающей в связи с избыточной задержкой воды в организме. При этих состояниях рО2 в артери­альной крови и процент оксигенации гемогло­бина не отклоняются от нормы (за исключением тех случаев, когда в крови содержится карбок-си- или метгемоглобин), но снижается общее количество кислорода, связанного с гемоглоби­ном, и поступление его в ткани является недо­статочным. При этом виде гипоксии содержа­ние оксигемоглобина и рО2 в венозной крови по сравнению с нормой понижены.

Образование карбоксигемоглобина происхо­дит при отравлении окисью углерода (СО), кото­рая присоединяется к молекуле гемоглобина в том же месте, что и кислород, причем сродство гемоглобина к СО в 250-350 раз (по данным раз­личных авторов) превышает сродство к кисло­роду. При содержании в воздухе 0,1% окиси углерода более половины гемоглобина быстро превращается в карбоксигемоглобин. Как извест­но, СО образуется при неполном сгорании топ­лива, при работе двигателей внутреннего сгора­ния, может накапливаться в шахтах. Важным источником СО является курение. Содержание карбоксигемоглобина в крови курильщиков мо­жет достигать 1-15%, у некурящих оно состав­ляет 1-3% . Отравление СО происходит также при вдыхании большого количества дыма при пожа­рах. Частым источником СО является метилен-хлорид – распространенный компонент раство­рителей красок. Он проникает в организм в виде паров и через кожу, поступает с кровью в пе­чень, где расщепляется с образованием СО.

Карбоксигемоглобин не может участвовать в транспорте кислорода. Частичная замена гемог­лобина на карбоксигемоглобин не только умень­шает его количество, способное переносить кис­лород, но и затрудняет диссоциацию оставшего­ся оксигемоглобина и отдачу кислорода тканям. Кривая диссоциации оксигемоглобина сдвигает­ся влево. Поэтому инактивация 50% гемоглоби­на при превращении его в карбоксигемоглобин сопровождается более тяжелой гипоксией, чем недостаток 50 % гемоглобина при анемии. Утя­желяющим является и то обстоятельство, что при отравлении СО не происходит рефлекторной сти­Образование карбоксигемоглобина не является полностью ответственным за токсическое дей­ствие СО. Малая фракция растворенной в плаз­ме крови окиси углерода играет очень важную роль, так как она проникает в клетки и повы­шает образование в них активных радикалов кислорода и перекисное окисление ненасыщен­ных жирных кислот, что ведет к нарушению структуры и функции клеток, в первую очередь в ЦНС, с развитием осложнений: угнетение ды­хания, падение кровяного давления; в случаях тяжелых отравлений быстро возникает состоя­ние комы и наступает смерть. Наиболее эффек­тивными мерами помощи при отравлении СО являются нормо- и гипербарическая оксигена-ция. Сродство окиси углерода к гемоглобину снижается при повышении температуры тела и под действием света, а также при гиперкапнии, что послужило поводом для использования кар-богена при лечении людей, отравленных СО.

Метгемоглобин отличается от гемоглобина и оксигемоглобина наличием в составе тема трех­валентного железа и так же, как карбоксигемог-лобин, не способен к переносу кислорода.

Существует большое количество веществ –метгемоглобинообразователей. К их числу от­носятся: 1) нитросоединения (окислы азота, неорганические нитриты и нитраты, селитра, органические нитросоединения); 2) аминосоеди-нения – анилин и его производные в составе чер­нил, гидроксиламин, фенилгидразин и др.; 3) различные красители, например метиленовая синь; 4) окислители – бертолетова соль, перман-ганат калия, нафталин, хиноны, красная кровя­ная соль и др.; 5) лекарственные препараты -новокаин, аспирин, фенацитин, сульфанилами­ды, ПАСК, викасол, цитрамон, анестезин и др. Вещества, вызывающие превращение гемоглоби­на в метгемоглобин, образуются при ряде произ­водственных процессов: при производстве сило­са, при работе с ацетиленовыми сварочно-режу-щими аппаратами, гербицидами, дефолиантами и др. Контакт с нитритами и нитратами проис­ходит также при изготовлении взрывчатых ве­ществ, консервировании пищевых продуктов, при сельскохозяйственных работах; нитраты часто присутствуют в питьевой воде.

Существуют наследственные формы метгемог-лобинемии, обусловленные дефицитом фермент­ных систем, участвующих в превращении (ре­дукции) постоянно образующегося в малых ко­личествах метгемоглобина в гемоглобин. Обра-

зование метгемоглобина не только снижает кис­лородную емкость крови, но и резко уменьшает способность оставшегося оксигемоглобина отда­вать кислород тканям вследствие сдвига кривой диссоциации оксигемоглобина влево. В связи с этим уменьшается артерио-венозная разница по содержанию кислорода.

Метгемоглобинообразователи могут оказывать и непосредственное угнетающее действие на тка­невое дыхание, разобщать окисление и фосфо-рилирование. Таким образом, имеется значитель­ное сходство в механизме развития гипоксии при отравлении СО и метгемоглобинообразователя-ми. Признаки гипоксии выявляются при пре­вращении в метгемоглобин 20-50 % гемоглоби­на. Превращение в метгемоглобин 75 % гемог­лобина является смертельным.

При метгемоглобинемии происходит спон­танная деметгемоглобинизация благодаря ак­тивации редуктазной системы эритроцитов и накоплению недоокисленных продуктов. Этот процесс ускоряется под действием аскорбиновой кислоты и глутатиона.

При тяжелом отравлении метгемоглобинооб-разователями лечебный эффект могут оказать обменное переливание крови, гипербарическая оксигенация и вдыхание чистого кислорода.

Тканевая (гистотоксическая) гипоксия ха­рактеризуется нарушением способности тканей поглощать в нормальном объеме доставленный им кислород из-за нарушения системы клеточ­ных ферментов в цепи транспорта электронов.

В этиологии данного вида гипоксии играют роль: 1) инактивация дыхательных ферментов: цитохромоксидазы под действием цианидов; клеточных дегидраз – под действием эфира, уре-тана, алкоголя, барбитуратов и других веществ; ингибирование дыхательных ферментов проис­ходит также под действием ионов Си, Hg и Ag; 2) нарушение синтеза дыхательных ферментов при дефиците витаминов В]; В2, РР, пантотено-вой кислоты; 3) понижение сопряжения процес­сов окисления и фосфорилирования при действии разобщающих факторов (отравление нитритами, микробными токсинами, тиреоидными гормона­ми и др.); 4) повреждение митохондрий ионизи­рующей радиацией, продуктами перекисного окисления липидов, токсически действующими метаболитами при уремии, кахексии, тяжелых инфекциях. Гистотоксическая гипоксия может  развиться также при отравлении эндотоксина­ми.муляции дыхания, так как парциальное давле­ние кислорода в крови остается неизменным.

При тканевой гипоксии, обусловленной разоб­щением процессов окисления и фосфо-рилирования, потребление кислорода тканями может возрастать, однако превалирующее коли­чество образующейся энергии рассеивается в виде тепла и не может использоваться для нужд клет­ки. Синтез макроэргических соединений снижен и не покрывает потребностей тканей, они нахо­дятся в таком же состоянии, как при недостатке кислорода.

Подобное состояние возникает и при отсут­ствии в клетках субстратов для окисления, что имеет место при тяжелой форме голодания. На этом основании выделяют субстратную гипок­сию.

При гистотоксической и субстратной формах гипоксии напряжение кислорода и процент ок-сигемоглобина в артериальной крови нормаль­ны, а в венозной крови – повышены. Артерио-венозная разница в содержании кислорода па­дает вследствие снижения утилизации кислоро­да тканями. Цианоз при данных видах гипок­сии не развивается (табл. 75).

Смешанные формы гипоксии являются наи­более частыми. Они характеризуются сочетани­ем двух или более основных типов гипоксии: 1) при травматическом шоке наряду с циркулятор-ной может развиться дыхательная форма гипок­сии в связи с нарушением микроциркуляции в

легких («шоковое легкое»); 2) при тяжелой ане­мии или массивном образовании карбокси- или метгемоглобина развивается гипоксия миокар­да, это ведет к снижению его функции, падению кровяного давления – в результате на анемичес­кую гипоксию наслаивается циркуляторная; 3) отравление нитратами вызывает гемическую и тканевые формы гипоксии, так как под действи­ем этих ядов происходит не только образование метгемоглобина, но и разобщение процессов окис­ления и фосфолирирования. Разумеется, смешан­ные формы гипоксии могут оказать более выра­женное повреждающее действие, чем какой-либо один вид гипоксии, так как приводят к срыву ряда компенсаторно-приспособительных реак­ций.

Развитию гипоксии способствуют состояния, при которых возрастает потребность в кислоро­де, – лихорадка, стресс, высокая физическая нагрузка и др.

Перегрузочная форма гипоксии (физиоло­гическая) развивается у здоровых людей при тяжелой физической работе, когда поступление в ткани кислорода может стать недостаточным из-за высокой потребности в нем. При этом ко­эффициент потребления кислорода тканями ста­новится очень высоким и может достигать 90% (вместо 25% в норме). Повышенной отдаче кис­лорода тканям способствует развивающийся притяжелой физической работе метаболический аци­доз, который снижает прочность связи гемогло­бина с кислородом. Парциальное давление кис­лорода в артериальной крови нормально, так же как и содержание оксигемоглобина, а в веноз­ной крови эти показатели резко снижены.