Гипоксия. Характеристики процесса транспорта кислорода кровью

1.

7
1

2.

Определение понятия
Гипоксия – это кислородное
голодание тканей, возникающее в результате нарушения
либо доставки кислорода к
тканям, либо его утилизации
тканевыми дыхательными системами.
2

3. Характеристики процесса транспорта кислорода кровью

Физически растворенный кислород: 3 мл
О2 в 1 л крови;
Закон Генри: Сгаза = К х Ргаза , где Сгаза –
концентрация растворенного газа,
К –
константа растворимости газа, Ргаза –
парциальное давление газа над уровнем
жидкости.
Связанный с гемоглобином кислород:
190 мл О2 в 1 л крови.
3

4. Характеристики процесса транспорта СО2 кровью

Физически растворенный газ – 5-10%;
Химически связанный в бикарбонатах: в
плазме NaHCO3, в эритроцитах KHCO3 – 8090%;
Связанный в карбаминовых соединениях
гемоглобина: Hb-NH2 + CO2 – Hb-NH-COOH
– 5-15%.
4

5.

Каскад кислорода (по В.Б.Брин)
рО2 (mm Hg)
160
атмосферный
воздух
120
альвеолярный
воздух и кровь
80
тканевая
жидкость
40
КИСЛОРОДНЫЙ КАСКАД
0
АТМОСФЕРА
МИТОХОНДРИИ
5

6.

Кривая диссоциации оксигемоглобина
(по: В.Б.Брин)
HbO2 (%)
100
80
кислородная
ёмкость крови
60
50
40
20
насыщение
отдача
40
80
0
20
60
100
120
pO2 (mm Hg)
6

7.

Зависимость насыщения гемоглобина
кислородом от напряжения углекислого газа
HbO2
Напряжение CO2:
1 – 3 mm Hg
2 – 20 mm Hg
3 – 40 mm Hg
4 – 80 mm Hg
1
100
3
2
4
80
60
40
20
0
20
40
60
80
100
pO2 (mm Hg)
7

8.

Кривые диссоциации оксигемоглобина цельной крови
при различной температуре (по: В.Б.Брин)
HbO2 (%)
3
1
100
2
4
5
6
1 – 0 градусов С0
2 – 10 градусов С0
80
3 – 20 градусов С0
4 – 30 градусов С0
5 – 38 градусов С0
60
6 – 43 градуса С0
40
20
0
20
40
60
80
100
120
pO2 (mm Hg)
8

9.

Классификация гипоксических состояний
ГИПОКСИЯ
ЭКЗОГЕННАЯ
(гипоксическая)
дыхательная
ПРИ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ
СОСТОЯНИЯХ
циркуляторная
при анемиях
гемическая
тканевая
(гистотоксическая)
при блокаде
гемоглобина
9

10.

Изменения атмосферного давления и РО2 в горах
(по В.Б.Брин)
высота (м)
РО2 во вдыхаемом воздухе
0
40
70
90
10 000
Эверест
5 000
высшая точка
обитания людей
~
~
1 250
атмосферное давление (mm Hg)
200
400
Владикавказ
600
10

11.

* Средние величины рО2 в альвеолярном воздухе, рСО2 в артериальной
крови и насыщение гемоглобина крови кислородом (HbO2 - %) при
ступенчатом подъеме в барокамере на различные высоты
mm Hg
(рО2 и рСО2)
100
90
% насыщения
Hb кислородом
рО2
100
90
HbО2(%)
80
80
70
70
60
60
50
50
40
рСО2
40
30
30
20
20
10
10
0
0
уровень
моря
1
2
3
4
5
6
высота над уровнем моря (тыс.м.)
7
8
9
0
11

12.

Нарушения почерка при нарастании высотной
гипоксии (по И.Р.Петрову)
6 500 м
6000 м
5000 м
земля
12

13.

Показатели газового состояния крови при
различных видах гипоксии (по: А.В.Атаман)
АВ –
разность
КЁК
ГАЗОВЫЕ
НАРУШЕНИЯ
КОС
экзогенная
=
=
газовый
алкалоз
дыхательная
=
=
газовый
ацидоз
=
смешанный (газовый и метаболический) ацидоз при ХСН
ВИД
ГИПОКСИИ
рО2
рСО2
циркуляторная
=
=
гемическая
=
=
тканевая
=
=
Примечание:
=
=
рО2 – напряжение кислорода в артериальной крови; рСО2 – напряжение углекислого
газа в артериальной крови; AV- разность – артериовенозная разность по кислороду;
КЁК – кислородная емкость крови; КОС – кислотно-основное состояние
13

14.

* Кривые насыщения гемоглобина кислородом
в норме и при основных типах гипоксии (1)
(по Н.И.Лосеву)
норма
SO2(%)
респираторный тип
Об% О2
100
80
вены
60
20
100
15
80
10
40
Об% О2
20
вены
15
60
10
40
5
артерии
20
0
SO2(%)
0
20
40
60
pO2 (mm Hg)
80
100
артерии
20
0
5
0
20
40
60
80
100
pO2 (mm Hg)
14

15.

* Кривые насыщения гемоглобина кислородом
в норме и при основных типах гипоксии (2)
(по Н.И.Лосеву)
норма
SO2(%)
циркуляторный тип
Об% О2
100
80
вены
60
20
100
15
80
10
40
Об% О2
20
вены
15
60
10
40
5
артерии
20
0
SO2(%)
0
20
40
60
pO2 (mm Hg)
80
100
5
20
0
артерии
0
20
40
60
80
100
pO2 (mm Hg)
15

16.

* Кривые насыщения гемоглобина кислородом
в норме и при основных типах гипоксии (3)
(по Н.И.Лосеву)
норма
SO2(%)
Об% О2
100
20
вены
80
SO2(%)
60
10
Об% О2
100
10
80
40
60
5
20
0
гемический тип
15
артерии
0
20
40
60
pO2 (mm Hg)
80
100
5
40
вены
20
0
20
40
артерии
0
60
80
100
pO2 (mm Hg)
16

17.

* Кривые насыщения гемоглобина кислородом
в норме и при основных типах гипоксии (4)
(по Н.И.Лосеву)
норма
SO2(%)
Об% О2
100
80
вены
60
20
100
15
80
10
40
20
вены
15
60
10
40
5
артерии
20
0
тканевой тип
(гистотоксический)
SO2(%)
Об% О2
0
20
40
60
pO2 (mm Hg)
80
100
20
0
5
артерии
0
20
40
60
80
100
pO2 (mm Hg)
17

18.

Кривые насыщения кислородом нормального (1) и
патологического гемоглобина с повышенным
сродством к кислороду (2)
SO2(%)
2
100
1
80
60
40
20
0
20
40
60
80
100
pO2 (mm Hg)
18

19.

* Последовательность событий, запускаемых гипоксией
(по: В.Г. Нейлер, М.Дж. Дейш)
ГИПОКСИЯ
снижение тканевых запасов АТФ
освобождение
эндогенных
катехоламинов
активация медленных
каналов
ингибирование
сарколеммной
АТФ-азы
перераспределение
ионов кальция
внутри клетки
угнетение
Na/K насоса
прирост
тканевого
содержания
ионов натрия
нарушение
натрийкальциевого
обмена
повышение концентрации ионов кальция в цитозоле
активация кальций-чувствительных протеаз и фосфолипаз
повреждение мембран
потеря адениннуклеотидов (аденозина, инозина)
нарушение электролитного обмена в
организме
19

20. * Патогенез гипоксического некробиоза (по: А.Ш.Зайчик, Л.П.Чурилов)

О2
инактивация ФФК
АТФ, ГТФ
рН цитоплазмы
тяжёлый энергодефицит
АДФ
истощение буферных систем
недостаточность K/Na насоса
недостаточность
цитоскелета
повреждение
шероховатого
ЭПР
активация
фосфофруктокиназы (ФФК)
гликолиз
временное улучшение
энергоснабжения
лактат
Na и H2O
в клетке
запасы
гликогена
набухание
клетки
баллонирующая дистрофия
деполяризация клеточной
мембраны
лабилизация
лизосомных
мембран
ГИБЕЛЬ КЛЕТКИ
мутное набухание
20

21.

* Механизмы гиперактивации, повреждения и гибели
нейрона при гипоксии (по Г.Н.Крыжановскому)
ГИПОКСИЯ
накопление возбуждающих аминокислот в синаптической щели
активация глутаматных (НМДА) рецепторов
вход кальция
в нейрон
открытие Ca – Na - каналов
вход натрия
в нейрон
гиперактивация нейрона
возрастание
содержания
внутриклеточного кальция
активация внутриклеточных протеаз и липаз, накопление свободных радикалов, нарушение окислительного фосфорилирования, энергетический дефицит
вход воды,
набухание
нейрона и
митохондрий
повреждение внутриклеточных органелл и мембран, структурный дефицит, дистрофический процесс, дегенерация
ГИБЕЛЬ НЕЙРОНА
21

22.

* Защитные эффекты долговременной адаптации к
периодической гипоксии (по Ф.З.Меерсону)
периодическая
гипоксия
увеличение мощности систем
захвата и транспорта кислорода
повышение устойчивости к гипоксии,
ишемии, физическим нагрузкам
активация синтеза РНК и белка
в клетках мозга, увеличение
мощности стресс-лимитирующих систем
повышение резистентности к
стессорным повреждениям,
аудиогенной эпилепсии,
неврозам и т.д.
снижение функции супраоптического ядра гипоталамуса и
клубочковой зоны коры надпочечников
изменение резерва хлорида натрия и
воды, антигипертензивный эффект
изменения в иммунной
системе
уменьшение содержания в крови иммунных комплексов, антиаллергические, антибластомные эффекты
увеличение активности детоксикационной системы цитохрома
Р-450, антиоксидантной системы
и др.
повышение резистентности к атерогенным и токсическим агентам
22