Классификация гипоксических состояний и пусковые механизмы их развития

В соответствии с общепринятыми классическими описаниями происхождения и классификации гипоксических состояний различают гипоксии экзогенного и эндогенного характера. (Чеснокова Н.П., 2004).

Гипоксии экзогенного характера могут возникать как следствие уменьшения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе при нормальном барометрическом давлении (нормобарическая гипоксия) (Косолапов В.А., Спасов А. А., Островский О. В., 1994) и при общем снижении барометрического давления (гипобарическая гипоксия). Патогенетической основой развития гипоксии экзогенного типа является артериальная гипоксемия, а в ряде случаев гипокапния, развивающаяся в результате компенсаторной гипервентиляции легких, приводящая к нарушениям кислотно-основоного состояния и развитию газового алкалоза.

Для оценки закономерностей развития метаболических сдвигов при различных формах патологии более важны представления о современных принципах классификации гипоксий эндогенного типа по этиологическому фактору. В соответствии с этим различают дыхательную гипоксию, сердечно-сосудистую (циркуляторную гипоксию), гемическую или кровяную гипоксию и тканевую гипоксию. (Литвицкий П.Ф., 2003).

Циркуляторная гипоксия может носить системный характер и развиваться при недостаточности сердечно-сосудистой системы, при ДВС — синдроме, при шоке различного генеза (кардиогенном, вазогенном, гиповолемическом), коллаптоидных состояниях. (Коган А.Х., Кудрин А. Н. и др., 1992).

Локальная циркуляторная гипоксия возникает при различных местных нарушениях периферического кровообращения: тромбозе, эмболии сосудов, в зоне ишемии, воспаления, стаза и др. формах патологии. (Окороков А.И., 2002).

Дыхательная (респираторная) гипоксия носит системный характер, связана с недостаточностью газообмена в легких при обструктивных, рестриктивных формах дыхательной недостаточности, а также при внелегочных формах патологии, обусловленных нарушением нервной и гуморальной регуляции дыхания, патологией грудной клетки и дыхательной мускулатуры. (Окороков А.И., 2001).

Ограничение, затруднение внешнего дыхания при гипоксической гипоксии приводят в ряду случаев к развитию гипоксемии и гиперкапнии, т. е. формирование газового ацидоза, а затем и метаболического. (Шанин В.Ю., 1998).

В основе гемической гипоксии лежит уменьшение кислородной емкости крови в связи со снижением содержания гемоглобина в крови или его качественными сдвигами, например, при образовании карбоксигемоглобина, метгемоглобина и других врожденных или приобретенных аномалиях этого кислород — транспортирующего белка. (под ред. А. И. Положина, Г. П. Порядина, 2002).

К настоящему моменту детально описаны механизмы развития тканевой гипоксии. Последняя возникает в связи с нарушением экстракции кислорода тканями из притекающей крови и неспособностью клеток утилизировать кислород.

Однако пусковые механизмы развития тканевой гипоксии чрезвычайно разнообразны и могут быть связаны со следующими патогенетическими факторами:

• 1) ингибированием ферментов в процессе специфического и аллостерического связывания его активных центров, конкурентного торможения псевдосубстратами.
• 2) недостаточностью синтеза ферментов тканевого дыхания при дефиците специфических компонентов, изменениях физико — химических параметров внутренней среды, дефиците макроэргов при гипоксических состояниях любого генеза, поскольку все эти этапы синтеза ферментных, а также структурных белков в клетке являются энергозависимыми.

Одним из важнейших патогенетических факторов развития тканевой гипоксии является дезинтеграция структуры митохондриальных мембран, возникающая под влиянием различных этиологических факторов бактериально — токсической, иммуноаллергической природы, гормонального дисбаланса, нарушений электролитного баланса, при старении организма. (Агол В.И., 1996).

Тканевая гипоксия, безусловно, возникает вторично при различных видах гипоксий — дыхательной, циркуляторной, гемической, инициирующее развитие ацидоза, активацию процессов липопероксидации, дестабилизацию всех биологических мембран, в том числе и митохондриальных. (Ньюсхолм Э., Старт К., 1977).

Общепринятой является точка зрения о том, что в основе развития гипоксии лежат нарушения окислительно — восстановительных реакций в связи с дефицитом кислорода. В то же время высказывается точка зрения о возможности развития субстратного типа гипоксии, обусловленной недостаточностью субстратов окисления, например, глюкозы для нервных клеток, жирных кислот для миокарда. (ред.А. Д. Адо, В. В. Новицкого, 1994).

Как следует из вышеизложенного, гипоксия, начинаясь как циркуляторная, дыхательная или гемическая, достаточно быстро приобретает смешанный характер.

В последние годы стали выделять 8 типов гипоксий: наряду с дыхательной, гемической, циркуляторной, тканевой, смешанной гипоксией выделяют так называемые гипероксигемическую и гипербарическую гипоксии. (Зайчик А.Ш., Чурилов Л. П., 2000).

В связи с этим, следует отметить, что острая гипоксемия того или иного генеза, а также гипероксия приводят к повреждению мембран митохондрий, пространственной дезорганизации дыхательных ферментативных ансамблей, локализованных на их внутренней мембране и соответственно развитию тканевой гипоксии. Так что при многих гипоксических состояниях, сопутствующих различным заболеваниям инфекционной и неинфекционной природы, возникает нарушение экстракции кислорода тканями.

Согласно классификации Н. А. Агаджаняна и А. Я. Чижова различают (Агаджанян Н.А., Чижов А. Я., 2003) 3 основных вида гипоксий: гипоксия экзогенная (I); гипоксия эндогенная (II); гипоксия биоэнергетическая или тканевая (III).

I. Экзогенная гипоксия формируется в результате воздействия на организм различных факторов внешней среды. Разновидностями экзогенной гипоксии являются: экзогенная гипоксическая гипоксия (A); экзогенная гипероксическая гипоксия (Б); экзогенная экологическая гипоксия (В).

А. Экзогенная гипоксическая гипоксия — развивается при уменьшении содержания О2 в окружающей среде, при затруднении поступления О2 в легкие, а также при нарушении альвеолярной вентиляции. Вариантами экзогенной гипоксической гипоксии выступают: экзогенная гипоксическая нормобарическая гипоксия, развивающаяся при вдыхании газовых смесей с пониженным содержанием О2 при сохранении нормальной величины барометрического давления; экзогенная гипоксическая гипобарическая гипоксия, в частности:

• 1) барокамерная гипоксия, развивающаяся при «подъеме» в барокамере на высоту порядка 2 500 м и более в результате разряжения атмосферного воздуха и снижения в нем парциального давления О2. Некоторые авторы относят этот вид гипоксии к высотной острой гипоксии;
• 2) высотная гипоксия, возникающая при подъемена высоту в летательных аппаратах без должной__герметичности кабин, а также при отсутствии у членов экипажа специального кислородного оборудования;
• 3) экзогенная гипоксическая гипербарическая гипоксия — гипоксия, иногда развивающаяся при длительных глубоководных погружениях.

Б. Экзогенная гипероксическая гипоксия. Экзогенная гипероксическая гипоксия подразделяется на 2 варианта:

• 1) гипербарическую гипоксию, формирующуюся после продолжительного вдыхания чистого О2 в условиях повышенного барометрического давления (например, при гипербарической оксигенации);
• 2) гипобарическую гипоксию, которая может возникать у людей, находящихся в обитаемых отсеках космических станций, подводных лодок при снижении барометрического давления воздуха в условиях поддержания высокого процентного содержание в нем О2.

В. Экзогенная экологическая гипоксия. Вариантами экологической гипоксии являются:

• 1) горная гипоксия или «горная болезнь», которая встречается в условиях среднегорья и высокогорья при снижении барометрического давления и сопряженного снижения парциального давления О2 во вдыхаемом воздухе;
• 2) гравитационная гипоксия — отмечается в процессе развития невесомости;
• 3) полярная гипоксия — иногда развивается у людей в регионах, прилегающих к полюсам земного шара, что связано с уменьшением здесь плотности атмосферы;
• 4) аридная гипоксия — гипоксия в условиях засушливого (аридного) климата пустынь как следствие повышенной температуры окружающего воздуха,

способствующей развитию гипертермии, гиповолемии, приводящих к ухудшению транспорта газов кровью;

5) антропогенная гипоксия — иногда наблюдается в условиях некоторых видов экологических катастроф.

II. Эндогенная гипоксия развивается при нарушении доставки и утилизации О2 тканями организма. В зависимости от функционального состояния организма, вариантами эндогенной гипоксии являются: эндогенная физиологическая гипоксия (А); эндогенная респираторная гипоксия (Б); эндогенная гемическая гипоксия (В); эндогенная циркуляторная гипоксия (Г); эндогенная цитотоксическая гипоксия (Д); эндогенная гиперметаболическая гипоксия (Е).

А. Эндогенная физиологическая гипоксия. Ее разновидностями являются:

1) эндогенная физиологическая гипоксия «относительного покоя», напри;

мер алиментарная гипоксия, иногда возникающая после обильного приема пищи;

2) гипоксия старения, относительно часто возникающая в результате возрастной редукции функциональных резервов, прежде всего кардиореспираторной и иммунной систем организма;

3) эндогенная физиологическая гипоксия «напряжения», возникающая при относи;

тельном увеличении скорости потребления О2 тканями, что обычно наблюдается при повышении их функциональной активности.

Б. Эндогенная респираторная гипоксия — производное нарушений механизмов центральной регуляции дыхания, нарушений функций аппарата внешнего дыхания, в частности, диффузионной функциилегких, приводящих к снижению напряжения О2 в артериальной крови. Выделяют несколько видов эндогенной респираторной гипоксии:

• 1) рестриктивная гипоксия — при нарушении растяжимости альвеол в результате склерозирования стромы легкого;
• 2) обструктивная гипоксия — при нарушении проходимости дыхательных путей (инородное тело, опухоль и т. д.);
• 3) диффузионная гипоксия — при снижении или нарушении диффузии О2 через легочную мембрану;
• 4) гипервентиляционная гипоксия — при гипервентиляции в результате повышенной элиминации СО2 с последующим развитием респираторного алкалоза, приводящего к спазму сосудов;
• 5) гиповентиляционная гипоксия — в результате наруше-

ния центральной регуляции дыхания, при повреждении или снижении податливости грудной стенки, при выраженном снижении площади газообмена в результате сдавления легкого.

В. Эндогенная гемическая гипоксия — развивается при снижении или нарушении связывания О2 гемоглобином крови, сопровождается снижением напряжения О2 в артериальной крови при нормальной величине парциального давления О2 в альвеолах. Выделяют три вида эндогенной гемической гипоксии:

• 1) анемическая гипоксия — при уменьшении концентрации гемоглобина в циркулирующей крови при кровопотере или нарушении эритропоэза;
• 2) гемоглобинтоксическая гипоксия — при инактивации гемоглобина;
• 3) дезоксигемоглобиновая гипоксия — при снижении кислородсвязывающих свойств гемоглобина в условиях гиперкапнии, гипертермии, ацидоза, при аномалиях молекулы гемоглобина, нарушении диффузии О2 через мембраны эритроцитов.

Г. Эндогенная циркуляторная гипоксия — развивается при нарушении транспорта О2 и сопровождается уменьшением напряжения О2 в венозной крови при нормальном его значении в артериально крови. Выделяют 2 вида эндогенной циркуляторной гипоксии:

• 1) кардиогенная гипоксия — развивается при врожденных и приобретенных пороках, аритмиях, повышенном периферическом сопротивлении току крови, практически при всех видах сердечной патологии;
• 2) сосудистая гипоксия — возникает при

патологии сосудистой системы или нарушении ее проходимости (атеросклероз, коарктация аорты).

Д. Эндогенная цитотоксическая гипоксия возникает при инактивации дыхательных ферментов тканевых клеток цитотоксическими веществами.

Е. Эндогенная гиперметаболическая гипоксия развивается при избыточном потреблении О2 в реpультате активации метаболизма, например при гипертермии, при тиреотоксикозе.

III. Биоэнергетическая (тканевая) гипоксия возникает при нарушении способности тканей утилизировать О2 крови в связи с уменьшением эффективности биологического окисления. Данный вид гипоксии фактически является конечным этапом.

всех разновидностей гипоксии (Лукьянова, 1997.).

Дополнением к выше рассмотренной классификации гипоксических состояний может служить классификация гипоксий в зависимости от скороти их развития и продолжительности (Новиков В, 1994.). При этом выделяют следующие разновидности:

• 1) молниеносная форма гипоксии — достигает тяжелой степени выраженности в течение десятков секунд;
• 2) острая гипоксия — развивается в течение нескольких минут или часов;
• 3) хроническая гипоксия — развивается на протяжении недель, месяцев и даже лет.