Основные типы гипоксии и их происхождение

Сердечно-сосудистый (циркуляторный) тип гипоксии возникает в результате недостаточности сердца и сосудистого тонуса, приводящей к дефицитному для нормальной жизнедеятельности снабжению органов и тканей кислородом при нормальном насыщении им артериальной крови. Главным гемодинамическим показателем, характеризующим циркуляторную гипоксию, является уменьшение объемной скорости кровотока, т.е. количества крови, протекающей через суммарный просвет обменных микрососудов за единицу времени. Падение притока артериальной крови к ткани называется ишемией, и при этом также возникает кислородная недостаточность.

Одной из частых причин циркуляторной гипоксии служит уменьшение общей массы крови в организме - гиповолемия, возникающая вследствие массивной острой кровопотери, плазмопотери, сопровождающей обширные ожоги, при холерных поносах и др. Уменьшение объема циркулирующей крови при неизменной общей ее массе бывает следствием депонирования крови (главным образом в сосудах органов брюшной полости), а также сниженной сократительной деятельности миокарда и недостаточности насосной функции сердца.

Нередко изменения сопротивления сосудов неравномерны, что приводит к перераспределению кровотока между различными сосудистыми регионами. В таких случаях некоторые органы и ткани получают преимущественное кровоснабжение за счет ишемизации других структур. Подобная ситуация характерна, в частности, для так называемой централизации кровообращения, возникающей при острых кровопотерях и других состояниях, когда уменьшается сердечный выброс. При этом в результате спазма прекапиллярных сфинктеров происходит артериовенозное шунтирование, т.е. кровь переходит по анастомозам из артериол в венулы, минуя капиллярную сеть. За счет перераспределения крови головной мозг, миокард и отчасти печень снабжаются кровью удовлетворительно, а почки, скелетные мышцы и другие органы и ткани в значительной степени выключаются из кровообращения. Недостаточность кровоснабжения, приводящая к циркуляторной гипоксии, может возникать на уровне микроциркуляторного русла в результате изменения стенок микрососудов и внутрисосудистых нарушений, затрудняющих кровоток. Главная роль среди таких нарушений принадлежит ухудшению реологических свойств (текучести) крови в результате агрегации, т.е. образования конгломератов эритроцитов и других форменных элементов крови.

Особое значение имеет гипоксия, связанная с нарушениями транспорта кислорода в клетки на внесосудистом участке микроциркуляторной системы, включающем периваскулярное и межклеточное пространства, базальные и клеточные мембраны. Такая форма гипоксии возникает при снижении проницаемости мембран для кислорода, при интерстициальном отеке и других патологических изменениях межклеточной среды, приводящих к удлинению диффузионного пути кислорода из капиллярной крови до клетки, а также внутри последних до митохондрий и других ультраструктур при значительной гипертрофии клеток и их гипергидратации.

При гемическом типе гипоксии практически весь кислород, необходимый для биологического окисления, транспортируется из легких к тканям организма в связанной с гемоглобином форме. В основе способности гемоглобина легко присоединять и отдавать О2, лежат несколько механизмов. Главные из них - так называемое гем-гем-взаимодействие, эффект Бора и влияние 2,3-дифосфоглицерата.

Сущность гем-гем-взаимодействия заключается в том, что по мере присоединения атомов кислорода к железу гемов и превращения гемоглобина в окси-форму сродство его молекулы к кислороду прогрессивно увеличивается. Присоединение первой молекулы кислорода повышает сродство к нему оставшихся трех гемов, присоединение второй молекулы в еще большей степени увеличивает сродство к кислороду оставшихся двух гемов и т.д.

В итоге оксигенация 4-го тема происходит в 500 раз быстрее, чем первого. Таким образом, налицо взаимодействие между центрами субъединиц гемоглобина, связывающими кислород. При диссоциации молекулы гемоглобина и превращении его в дезокси-форму происходит противоположный процесс и сродство к кислороду прогрессивно снижается.

Большое влияние на процессы оксигенации и дезоксигенации гемоглобина оказывают водородные ионы. Зависимость сродства гемоглобина к кислороду (и другим лигандам) от активной реакции среды называется эффектом Бора. Сущность его состоит в том, что Н+ (протон) является лигандом, связывающимся преимущественно с дезоксигемоглобином и тем самым уменьшающим его сродство к кислороду. Поэтому при изменении величины рН в кислую сторону кривая насыщения гемоглобина сдвигается вправо. При «ощелачивании» среды происходит противоположный сдвиг. В нормальных условиях главная роль в этом процессе принадлежит изменениям концентрации двуокиси углерода.