Основные типы гипоксии и их происхождение

Существенную роль в процессе оксигенации гемоглобина играют органические фосфаты, локализующиеся в эритроцитах. В частности, 2,3-дифосфоглицерат (ДФГ), связываясь преимущественно с дезоксигемоглобином, значительно уменьшает сродство гемоглобина к кислороду и способствует отщеплению последнего от оксигемоглобина. Этот эффект ДФГ возрастает при снижении рН, и поэтому влияние ДФГ на оксигенацию и дезоксигенацию гемоглобина усиливается при сдвигах активной реакции крови в кислую сторону. В итоге под влиянием ДФГ сродство гемоглобина к кислороду может изменяться не менее чем в 30 раз.

Наибольшее значение среди приобретенных нарушений свойств гемоглобина имеет образование метгемоглобина и карбоксигемоглобина. Реакция образования метгемоглобина протекает внутри эритроцитов при воздействии на оксигемоглобин большой группы различных веществ, получивших название метгемоглобинообразователей. К их числу относятся такие окислители, как нитраты и нитриты, хлорновато- и хлорноватистокислые соли, феррицианиды, мышьяковистый водород, некоторые токсины инфекционного происхождения, ряд лекарственных веществ (фенацетин, антипирин, амидопирин, сульфаниламиды) и др. Метгемоглобин образуется в результате окисления гемоглобина, т.е. перехода железа из закисной (Fe2+) в окисную (Fe3+) форму. Лигандом, присоединяющимся к дополнительной валентности атома железа, обычно служит ОН-группа. Метгемоглобин лишен основного свойства, позволяющего гемоглобину переносить кислород, и выключается из транспортной функции крови, тем самым снижая ее кислородную емкость. Процесс образования метгемоглобина в организме имеет обратимый характер: после прекращения действия метгемоглобинообразователя железо тема вновь постепенно переходит из окисной формы в закисную.

Широкое распространение имеет гемическая форма гипоксии, возникающая в результате образования соединения гемоглобина с окисью углерода («угарным газом») - карбоксигемоглобина (НbСО). Интоксикация окисью углерода возможна в различных производственных условиях. Окись углерода обладает чрезвычайно высоким сродством к гемоглобину и при взаимодействии с простетической группой его молекулы вытесняет кислород и образует карбоксигемоглобин, лишенный способности к переносу кислорода. Сродство СО к Fe2+ тема почти в 300 раз превышает сродство последнего к кислороду. При устранении СО из воздуха начинается диссоциация НbСО, которая продолжается в течение многих часов. Кроме метгемоглобина и карбоксигемоглобина, при различных интоксикациях возможно образование и других соединений гемоглобина, способных переносить кислород: нитроксигемоглобина, карбиламингемоглобина и др.

Тканевый тип гипоксии возникает в результате нарушений процесса биологического окисления в клетках при нормальном функционировании всех звеньев системы транспорта кислорода к месту его утилизации. В основе этих нарушений лежит неспособность клеток поглощать и утилизировать кислород, поступающий в них из тканевой жидкости. Утилизация кислорода тканями может затрудняться в результате действия различных ингибиторов ферментов биологического окисления, изменений физико-химических условий, снижающих их активность, нарушения синтеза ферментов и дезорганизации мембранных структур клетки.

Типичным примером тканевой гипоксии, вызванной специфическими ингибиторами, может служить отравление цианидами. Попадая в организм, CN- весьма активно соединяется с окисленной формой геминфермента (Fe3+), препятствуя окислению цитохрома. Тем самым создается препятствие восстановлению железа дыхательного фермента в двухвалентную форму и переносу кислорода на цитохром. Установлено, что «точкой приложения» действия цианидов служит цитохромоксидаза, представляющая собой звено митохондриальной электронтранспортной цепи: цитохромоксидаза способна непосредственно переносить электроны на кислород. Специфическое подавление активных центров дыхательных ферментов вызывают также ион сульфида (S2), некоторые антибиотики (например, актимицин А) и др. Ингибирование дыхательных ферментов происходит в результате обратимого или необратимого связывания с функциональными группами белковой части молекулы ферментов, играющих важную роль в их каталитической активности. К таким ингибиторам относятся, например, ионы тяжелых металлов (Сu2+, Hg2+, Ag2+), обратимо соединяющиеся с SH-группами остатков цистеина, в результате чего образуются меркаптиды.