Hipoksija ir ne tikai ļoti bieži sastopams tipveida patoloģisks process, bet tā ir novērojama arī vairākos fizioloģiskos procesos, piemēram, dzemdībās. Tāpēc filoģenēzē pret hipoksiju ir attīstījušies daudzi kompensācijas mehānismi.
Ja vienā no sistēmām, kas apgādā audus ar skābekli, rodas darbības traucējumi, citas sistēmas kādu laiku spēj strādāt pastiprināti un organisms piemērojas hipoksijas stāvoklim. Tā kā cilvēkam ir augsti attīstīta nervu sistēma, viņam pret hipoksiju darbojas virkne ātrās un lēnās kompensācijas mehānismu. Ātro kompensāciju galvenokārt regulē neirālie faktori, bet lēno — humorālie. Īsi apskatīsim galvenos kompensācijas mehānismus.
Elpošanas mehānismi ir ātrās kompensācijas mehānismi, un pie tiem pieder hiperventilācija un plaušu elpošanas virsmas palielināšanās.
1. Hiperventilācija attīstās reflektoriski. Hipoksēmijas un hiperkapnijas apstākļos, piemēram, pēc piespiedu elpošanas aiztures vai kalnu slimības gadījumā, tiek kairināti aortas un karotīdes sinusa receptori un iestājas aizdusa — subjektīva gaisa trūkuma sajūta, kas objektīvi izpaužas elpošanas frekvences un dziļuma pieaugumā vai neregulārā ritmā.
2. Plaušu elpošanas virsma palielinās, kad, padziļinoties un kļūstot biežākām elpošanas kustībām, sāk funkcionēt papildu alveolas.
Hemodinamiskie mehānismi ari ir ātrās kompensācijas mehānismi, un tie arī darbojas reflektoriski.
1. Sistoles tilpuma palielināšanās un tahikardija izraisa sirds minūtes tilpuma palielināšanos. No tā lielā mērā ir atkarīga audu apgāde ar skābekli. Sirdsdarbības pastiprināšanos un tahikardiju savukārt veicina venozās asinsrites pastiprināšanās, pieaugot negatīvajam spiedienam pleiras dobumā hiperventilācijas apstākļos.
2. Sirds hiperfunkcijas rezultātā palielinās asinsvadu tonuss un asinsrites ātrums. Līdz ar to nedaudz samazinās skābekļa satura arteriovenozā starpība, tātad samazinās arī skābekļa daudzums, ko asinis atdod audiem. Taču sirds minūtes tilpuma palielināšanās šo samazināšanos pilnīgi kompensē.
3. Asins sadalījuma maiņa (asinsrites centralizācija) un asins mobilizācija no depo palielina cirkulējošo asiņu daudzumu, un uz perifērās asinsrites samazināšanās rēķina (ādā, liesā, šķērssvītrotajā muskulatūrā, zarnās) pastiprinās dzīvībai svarīgo orgānu (galvas smadzeņu, plaušu, sirds, aknu, nieru) asinsapgāde (71. att.).
Asins mehānismi ir gan ātrās, gan lēnās kompensācijas mehānismi.
1. Straujas, bet samērā īslaicīgas kompensācijas mehānisms ir asins mobilizācija no depo (cilvēkam galvenokārt no ādas kapilāru sistēmas, aknām) un ar to cieši saistītā cirkulējošo asiņu daudzuma palielināšanās. Ši mehānismā darbības laika hipoksijas attīstības sakumā var rasties relatīva eritrocitoze.
2. Eritropoēzes pastiprināšanās kaulu smadzenēs ir lēnāks mehānisms, kas ilgstošākas hipoksijas gadījumā veidojas vairāku dienu laikā. Hipoksija veicina eritrocītu un hemoglobīna bojāeju, un sabrukšanas produkti kopā ar nieru eritropoetīnu humorālā ceļā stimulē eritropoēzi (absolūto eritrocitozi). Rezultātā, piemēram, kalnu iedzīvotājiem, erittrocītu skaits un hemoglobīna daudzums var stipri palielināties (72. att.). Šādos apstākļos, protams, pieaug arī asins O2 ietilpība.
3. Hemoglobīns spēj saistīt gandrīz normālu skābekļa daudzumu pat tad, ja O2 parciālais spiediens asinīs ir stipri samazināts. Izrādās, ka, pO2 arteriālajās asinīs pazeminoties zem normas (aptuveni 90 mm Hg), hemoglobīna piesātinājums ar skābekli (normāli 95—96%) samazinās daudz mazāk; ja pO2 ir 80 mm Hg, tad HbO2 — 90%; ja pO2 ir 50 mm Hg, tad HbCfe — 80%. Tikai vēl tālāka pO2 pazeminašanas izraisa strauju HbO2 daudzuma samazināšanos. Hroniskas hipoksijas apstākļos organismā parādās arī nedaudz fetālā hemoglobīna, kas spēj transportēt skābekli arī tad, ja asiņu pO2 ir zems.
4. Mainoties pH, temperatūrai un asins CO2 parciālajam spiedienam (pCO2), HbO2 disociācijas līkne novirzās pa labi un pa kreisi.
Ja šūnstarpu šķidruma pH kļūst zemāks par normālo (acidoze) vai paaugstinās ķermeņa temperatūra, vai arī pieaug asins pCO2, tad HbO2 disociācijas līkne novirzās pa labi (73. att.). Šādos apstākļos samazinās hemoglobīna afinitāte pret skābekli. Hemoglobīns plaušās slikti piesaista skābekli, un skābekļa daudzums arteriālajās asinīs kļūst mazāks par normu. Rezultātā HbO2 disociācija un audiem atdotā skābekļa daudzums palielinās. Skābekļa satura arteriovenozā starpība palielinās.
No otras puses, ja organisma šķidrumu pH pārsniedz normālo (alkaloze) vai pazeminās ķermeņa temperatūra, vai arī samazinās pCO2, tad HbO2 disociācijas līkne novirzās pa kreisi (sk. 73. att.) — hemoglobīna afinitāte pret skābekli pieaug, bet skābekļa atdeve audiem pasliktinās. Skābekļa satura arteriovenozā starpība samazinās. Līknes nobīdei pa kreisi var būt kompensatoriska nozīme.
Ja alkaloze ir respiratoriska, piemēram, kalnos, kur ieelpojamā gaisā pO2 ir samazināts, tad rodas hiperventilācija un šūnstarpu šķidruma pH palielinās. Šādos apstākļos pakāpeniski palielinās eritrocītu un hemoglobīna daudzums un pastiprinās audu apgāde ar O2, kaut arī asins pO2 ir pazemināts. Citu alkaložu gadījumos apgrūtinātā HbO2 disociācija hipoksiju visbiežāk padziļina.
Audu mehānismi. Ārējās elpošanas un hemodinamisko mehānismu avārijas hiperfunkcija nespēj nodrošināt stabilu un ilgstošu piemērošanos hipoksijai, jo pašu šo hiperfunkciju realizēšanai ir nepieciešams skābeklis. Tāpēc ļoti liela nozīme ir skābekļa utilizācijas sistēmas adaptācijai.
1. Bioloģiskās oksidācijas enzīmi venozās hipoksēmijas apstākļos (pO2 nav zemāks par 18—20 mm Hg) saglabā vai pat adaptīvi kāpina savu darbību, un rezultātā audi aktīvāk uztver skābekli no asinīm. Uzskata, ka, ilgstoši piemērojoties hipoksijai, citohromoksidāzes un, iespējams, arī citi bioloģiskās oksidācijas enzīmi kvalitatīvi mainās — pieaug to afinitāte pret skābekli. Vienlaikus palielinās arī mito- hondriju un elpošanas enzīmu daudzums. Šīs pārmaiņas noris galvenokārt tajos orgānos, kuriem ir raksturīga izteikta adaptācijas funkcija (plaušās, elpošanas muskulatūrā, sirdī, kaulu smadzenēs), kā arī tajos orgānos, kuri visvairāk cieš no skābekļa trūkuma (galvas smadzeņu garozā, elpošanas centru neironos). Minētajos orgānos pastiprinās struktūras olbaltumvielu sintēze, noris hiperplāzija un hipertrofija un rezultātā iestājas stabila un ekonomiska adaptācija.
2. Venozās hipoksēmijas apstākļos (hipoksiskā, cirkulatoriskā, hēmiskā hipoksija) pastiprinās anaerobā glikolīze. Pozitīvi ir tas, ka organisms glikolīzes procesos turpina iegūt enerģiju. Tomēr anaerobā glikolīze noris līdz pirovīnogskābei, kas pilnā mērā nespēj iesaistīties Krebsa ciklā, jo cikla enzīmu funkcijai nepieciešams skābeklis. Rezultātā no pirovīnogskābes veidojas pienskābe un attīstās acidoze.
3. Intensificējas oksidatīvā vielmaiņa, un tās enerģija tiek izmantota efektīvāk. Piemēram, galvas smadzenēs ir konstatēta oksidatīvās fosforilēšanās intensitātes pastiprināšanās, jo šis process ir cieši saistīts ar bioloģisko oksidāciju.
Visātrākie un efektīvākie ir reflektoriskie hipoksijas kompensācijas mehānismi — elpošanas un hemodinamiskie mehānismi, kā arī asins mobilizācija no depo. Vēlāk pastiprinās eritropoēze kaulu smadzenēs.
Atkarībā no hipoksijas veida attiecības starp kompensācijas mehānismiem var būt dažādas. Piemēram, elpošanas mehānismu kompensatoriskās spējas respiratoriskās hipoksijas gadījumā un hemodinamisko mehānismu kompensatoriskās spējas cirkulatoriskās hipoksijas gadījumā ir ierobežotas. Savukārt slimniekiem ar histotoksisko hipoksiju mazefektīvi ir hemodinamiskie un O2 transporta kompensācijas mehānismi.
Darbojoties hipoksijas kompensācijas mehānismiem, organisma funkciju dažādie rādītāji nereti pārsniedz normas robežas. Šādos gadījumos, protams, ārstam nav jācīnās pret šiem kompensācijas mehānismiem.
Ja vienā no sistēmām, kas apgādā audus ar skābekli, rodas darbības traucējumi, citas sistēmas kādu laiku spēj strādāt pastiprināti un organisms piemērojas hipoksijas stāvoklim. Tā kā cilvēkam ir augsti attīstīta nervu sistēma, viņam pret hipoksiju darbojas virkne ātrās un lēnās kompensācijas mehānismu. Ātro kompensāciju galvenokārt regulē neirālie faktori, bet lēno — humorālie. Īsi apskatīsim galvenos kompensācijas mehānismus.
Elpošanas mehānismi ir ātrās kompensācijas mehānismi, un pie tiem pieder hiperventilācija un plaušu elpošanas virsmas palielināšanās.
1. Hiperventilācija attīstās reflektoriski. Hipoksēmijas un hiperkapnijas apstākļos, piemēram, pēc piespiedu elpošanas aiztures vai kalnu slimības gadījumā, tiek kairināti aortas un karotīdes sinusa receptori un iestājas aizdusa — subjektīva gaisa trūkuma sajūta, kas objektīvi izpaužas elpošanas frekvences un dziļuma pieaugumā vai neregulārā ritmā.
2. Plaušu elpošanas virsma palielinās, kad, padziļinoties un kļūstot biežākām elpošanas kustībām, sāk funkcionēt papildu alveolas.
Hemodinamiskie mehānismi ari ir ātrās kompensācijas mehānismi, un tie arī darbojas reflektoriski.
1. Sistoles tilpuma palielināšanās un tahikardija izraisa sirds minūtes tilpuma palielināšanos. No tā lielā mērā ir atkarīga audu apgāde ar skābekli. Sirdsdarbības pastiprināšanos un tahikardiju savukārt veicina venozās asinsrites pastiprināšanās, pieaugot negatīvajam spiedienam pleiras dobumā hiperventilācijas apstākļos.
2. Sirds hiperfunkcijas rezultātā palielinās asinsvadu tonuss un asinsrites ātrums. Līdz ar to nedaudz samazinās skābekļa satura arteriovenozā starpība, tātad samazinās arī skābekļa daudzums, ko asinis atdod audiem. Taču sirds minūtes tilpuma palielināšanās šo samazināšanos pilnīgi kompensē.
3. Asins sadalījuma maiņa (asinsrites centralizācija) un asins mobilizācija no depo palielina cirkulējošo asiņu daudzumu, un uz perifērās asinsrites samazināšanās rēķina (ādā, liesā, šķērssvītrotajā muskulatūrā, zarnās) pastiprinās dzīvībai svarīgo orgānu (galvas smadzeņu, plaušu, sirds, aknu, nieru) asinsapgāde (71. att.).
Asins mehānismi ir gan ātrās, gan lēnās kompensācijas mehānismi.
1. Straujas, bet samērā īslaicīgas kompensācijas mehānisms ir asins mobilizācija no depo (cilvēkam galvenokārt no ādas kapilāru sistēmas, aknām) un ar to cieši saistītā cirkulējošo asiņu daudzuma palielināšanās. Ši mehānismā darbības laika hipoksijas attīstības sakumā var rasties relatīva eritrocitoze.
2. Eritropoēzes pastiprināšanās kaulu smadzenēs ir lēnāks mehānisms, kas ilgstošākas hipoksijas gadījumā veidojas vairāku dienu laikā. Hipoksija veicina eritrocītu un hemoglobīna bojāeju, un sabrukšanas produkti kopā ar nieru eritropoetīnu humorālā ceļā stimulē eritropoēzi (absolūto eritrocitozi). Rezultātā, piemēram, kalnu iedzīvotājiem, erittrocītu skaits un hemoglobīna daudzums var stipri palielināties (72. att.). Šādos apstākļos, protams, pieaug arī asins O2 ietilpība.
3. Hemoglobīns spēj saistīt gandrīz normālu skābekļa daudzumu pat tad, ja O2 parciālais spiediens asinīs ir stipri samazināts. Izrādās, ka, pO2 arteriālajās asinīs pazeminoties zem normas (aptuveni 90 mm Hg), hemoglobīna piesātinājums ar skābekli (normāli 95—96%) samazinās daudz mazāk; ja pO2 ir 80 mm Hg, tad HbO2 — 90%; ja pO2 ir 50 mm Hg, tad HbCfe — 80%. Tikai vēl tālāka pO2 pazeminašanas izraisa strauju HbO2 daudzuma samazināšanos. Hroniskas hipoksijas apstākļos organismā parādās arī nedaudz fetālā hemoglobīna, kas spēj transportēt skābekli arī tad, ja asiņu pO2 ir zems.
4. Mainoties pH, temperatūrai un asins CO2 parciālajam spiedienam (pCO2), HbO2 disociācijas līkne novirzās pa labi un pa kreisi.
Ja šūnstarpu šķidruma pH kļūst zemāks par normālo (acidoze) vai paaugstinās ķermeņa temperatūra, vai arī pieaug asins pCO2, tad HbO2 disociācijas līkne novirzās pa labi (73. att.). Šādos apstākļos samazinās hemoglobīna afinitāte pret skābekli. Hemoglobīns plaušās slikti piesaista skābekli, un skābekļa daudzums arteriālajās asinīs kļūst mazāks par normu. Rezultātā HbO2 disociācija un audiem atdotā skābekļa daudzums palielinās. Skābekļa satura arteriovenozā starpība palielinās.
No otras puses, ja organisma šķidrumu pH pārsniedz normālo (alkaloze) vai pazeminās ķermeņa temperatūra, vai arī samazinās pCO2, tad HbO2 disociācijas līkne novirzās pa kreisi (sk. 73. att.) — hemoglobīna afinitāte pret skābekli pieaug, bet skābekļa atdeve audiem pasliktinās. Skābekļa satura arteriovenozā starpība samazinās. Līknes nobīdei pa kreisi var būt kompensatoriska nozīme.
Ja alkaloze ir respiratoriska, piemēram, kalnos, kur ieelpojamā gaisā pO2 ir samazināts, tad rodas hiperventilācija un šūnstarpu šķidruma pH palielinās. Šādos apstākļos pakāpeniski palielinās eritrocītu un hemoglobīna daudzums un pastiprinās audu apgāde ar O2, kaut arī asins pO2 ir pazemināts. Citu alkaložu gadījumos apgrūtinātā HbO2 disociācija hipoksiju visbiežāk padziļina.
Audu mehānismi. Ārējās elpošanas un hemodinamisko mehānismu avārijas hiperfunkcija nespēj nodrošināt stabilu un ilgstošu piemērošanos hipoksijai, jo pašu šo hiperfunkciju realizēšanai ir nepieciešams skābeklis. Tāpēc ļoti liela nozīme ir skābekļa utilizācijas sistēmas adaptācijai.
1. Bioloģiskās oksidācijas enzīmi venozās hipoksēmijas apstākļos (pO2 nav zemāks par 18—20 mm Hg) saglabā vai pat adaptīvi kāpina savu darbību, un rezultātā audi aktīvāk uztver skābekli no asinīm. Uzskata, ka, ilgstoši piemērojoties hipoksijai, citohromoksidāzes un, iespējams, arī citi bioloģiskās oksidācijas enzīmi kvalitatīvi mainās — pieaug to afinitāte pret skābekli. Vienlaikus palielinās arī mito- hondriju un elpošanas enzīmu daudzums. Šīs pārmaiņas noris galvenokārt tajos orgānos, kuriem ir raksturīga izteikta adaptācijas funkcija (plaušās, elpošanas muskulatūrā, sirdī, kaulu smadzenēs), kā arī tajos orgānos, kuri visvairāk cieš no skābekļa trūkuma (galvas smadzeņu garozā, elpošanas centru neironos). Minētajos orgānos pastiprinās struktūras olbaltumvielu sintēze, noris hiperplāzija un hipertrofija un rezultātā iestājas stabila un ekonomiska adaptācija.
2. Venozās hipoksēmijas apstākļos (hipoksiskā, cirkulatoriskā, hēmiskā hipoksija) pastiprinās anaerobā glikolīze. Pozitīvi ir tas, ka organisms glikolīzes procesos turpina iegūt enerģiju. Tomēr anaerobā glikolīze noris līdz pirovīnogskābei, kas pilnā mērā nespēj iesaistīties Krebsa ciklā, jo cikla enzīmu funkcijai nepieciešams skābeklis. Rezultātā no pirovīnogskābes veidojas pienskābe un attīstās acidoze.
3. Intensificējas oksidatīvā vielmaiņa, un tās enerģija tiek izmantota efektīvāk. Piemēram, galvas smadzenēs ir konstatēta oksidatīvās fosforilēšanās intensitātes pastiprināšanās, jo šis process ir cieši saistīts ar bioloģisko oksidāciju.
Visātrākie un efektīvākie ir reflektoriskie hipoksijas kompensācijas mehānismi — elpošanas un hemodinamiskie mehānismi, kā arī asins mobilizācija no depo. Vēlāk pastiprinās eritropoēze kaulu smadzenēs.
Atkarībā no hipoksijas veida attiecības starp kompensācijas mehānismiem var būt dažādas. Piemēram, elpošanas mehānismu kompensatoriskās spējas respiratoriskās hipoksijas gadījumā un hemodinamisko mehānismu kompensatoriskās spējas cirkulatoriskās hipoksijas gadījumā ir ierobežotas. Savukārt slimniekiem ar histotoksisko hipoksiju mazefektīvi ir hemodinamiskie un O2 transporta kompensācijas mehānismi.
Darbojoties hipoksijas kompensācijas mehānismiem, organisma funkciju dažādie rādītāji nereti pārsniedz normas robežas. Šādos gadījumos, protams, ārstam nav jācīnās pret šiem kompensācijas mehānismiem.
Nav komentāru:
Ierakstīt komentāru