3 курс / Патологическая физиология / ПатФиз, Модуль 1

by ВиталЯ

Гипоксия

Патологический процесс, возникающий в организме в результате недостаточности снабжения тканей кислородом или нарушения его утилизации тканями в процессе биологического окисления. Парциальное давление О2 в артериальной крови в норме 80-100 ммНg. При снижении рО2 до 30 ммHg нарушается работа мозга, утрачивается сознание, развивается гипоксическая кома.

Основной критерий гипоксии – энергетический дефицит в клетке, т.к. О2 является акцептором электрона в ЦПК, то при снижении кислорода нарушается синтез АТФ.

Этиопатогенетическая классификация

I. Экзогенная

Вследствие уменьшения содержания кислорода во вдыхаемом воздухе.

1) Нормобарическая

Возникает в тех случаях, когда при нормальном атмосферном давлении содержание кислорода во вдыхаемом воздухе падает.

2) Гипобарическая

При снижении атмосферного давления. Часто наблюдается во время высокогорных восхождений.

II. Эндогенная

1)Возрастание потребности тканей в кислороде

Физическая нагрузка, гипотермия, лихорадка

2)Нарушение в системах обеспечения тканей кислородом

• Респираторная

• Гемическая - Анемическая

- Вследствие инактивации Hb

• Циркуляторная

3)Нарушения утилизации кислорода клетками (тканевая)

Связана с нарушением в системе утилизации кислорода

• Инактивации дыхательных ферментов

• Нарушения синтеза дыхательных ферментов

• Разобщения дыхания и фосфорилирования

Экзогенная гипоксия

Возникает вследствие уменьшения содержания кислорода во вдыхаемом воздухе. Выделяют две формы экзогенной гипоксии:

I. Нормобарическая гипоксия

Возникает в тех случаях, когда при нормальном атмосферном давлении содержание О2 во вдыхаемом воздухе падает. Часто наблюдается в погребах или замкнутых помещениях.

Норма: Нормобарическая гипоксия:

Помимо этого во вдыхаемом воздухе повышается рСО2 Развивается гипоксемия и гиперкапния Возникает респираторный ацидоз.

Гиперкапния и ↓рН приводят к стимуляции ДЦ через:

1. Артериальные хеморецепторы

Аортальный и каротидный тельца

by ВиталЯ

2. Центральные хеморецепторы

СО2 -> ГЭБ -> СО2 + H2O -> HСО3 -> H++ HСО2- => ↑[H+] -> возбуждение ДЦ -> гипервентиляция Гиперкапния и ↓рН снижают сродство Hb к О2 => кривая диссоциации вправо, что приводит к нарушению оксигенации крови в легких:

II. Гипобарическая гипоксия

Развивается при снижении атмосферного давления.

Часто наблюдается во время высокогорных восхождений (высотная болезнь)

Норма: Нормобарическая гипоксия:

Впатогенезе высотной болезни принято выделять две стадии:

I. Приспособительная стадия (3000-4000м)

Снижение рО2 и повышение СО2 в крови приводит к возбуждению ЦНС.

Возбуждению ЦНС также способствует негазовый ацидоз, который возникает в результате понижения окислительных процессов и накопления недоокисленных продуктов в крови (лактат)

Врезультате возбуждения ЦНС происходит:

1. Изменение высшей нервной деятельности (возбужденное состояние):

-Ослабление дифференцированного торможения

-Усиление возбудительного процесса

2. Возбуждение ДЦ, что приводит к гипервентиляции легких и гипокапнии 3. Возбуждение сосудодвигательного центра, что ведет к повышению АД, увеличению скорости кровотока и МОК 4. Возбуждение симпатического отдела нервной системы, что приводит к:

-Тахикардии (↑АД и МОК)

-Сокращению ГМК селезенки и выбрасыванию депонированной крови – относительный эритроцитоз

-Стимулированию эритропоэтической функции костного мозга -> ретикулоцитоз -> абсолютный эритроцитоз

II. Патогенетическая стадия (6000-7000м)

Гипокапния приводит к угнетению ЦНС, что в свою очередь приводит к: 1. Нарушению координации 2. Угнетение высшей нервной деятельности:

-Извращение условных рефлексов

-Исчезновение условных рефлексов

-Разлитое торможение коры головного мозга

3. Угнетение сосудодвигательного центра ↓АД, ↓ЧСС, ↓скорости кровотока и МОК

4. Угнетение ДЦ, гиповентиляция легких, паралич ДЦ и смерть

by ВиталЯ

Эндогенная гипоксия

I. Респираторная гипоксия

Развивается вследствие нарушения функций внешнего дыхания Этиология и патогенез:

1. Альвеолярная гиповентиляция

Если альвеолярная вентиляция уменьшится, а поступление О2 в альвеолярные капилляры не изменяется, то в альвеолярном пространстве рO2 снижается и нарастает рСO2

Т.е. поступление О2 из альвеол в кровь происходит гораздо быстрее, чем обновление О2 в альвеолах. Низкие параметры рO2 приводят к уменьшению градиента давления => ↓рО2 в крови

Альвеолярная гиповентиляция возникает в результате уменьшения общей минутной вентиляции. Наиболее распространенные причины:

-Угнетение ДЦ (инсульт, шок, отравления)

-Нервно-мышечная слабость

-Обструктивные нарушения (бронхит, астма, эмфизема)

2. Нарушение диффузионной способности

Вследствие уменьшения диффузионной поверхности и/или увеличения толщины аэрогематического барьера:

-Ателектаз

-Воспалительный отек

-Фиброз легочной паренхимы

3. Изменение вентиляционно-перфузионного отношения

Отношение минутного объема альвеолярной вентиляции к объему крови, протекающей через легкие за 1 минуту В норме = 0.8 – 1.2

Снижение этого показателя отражает уменьшение альвеолярной вентиляции.

Его увеличение сопряжено со снижением легочного кровообращения, анатомическим шунтированием, при котором часть крови минует легочные капилляры и не насыщается.

При легочной гипоксии, как правило, в артериальной крови ↓рО2 и ↑рСО2. Развивается респираторный ацидоз и наблюдаются типичные изменения при ↓рО2 и ↑рСО2

II. Гемическая гипоксия

Возникает вследствие снижения общей кислородной емкости крови. Это может происходить при любой форме анемии и при инактивации Hb (метгемоглобин, талассемия и др.)

Наблюдаются типичные изменения при ↓рО2

III. Циркуляторная гипоксия

Развивается вследствие патологии сердца и сосудов, приводящей к нарушению циркуляции крови в сосудах большого круга кровообращения, а следовательно, нарушению доставки О2 кровью в органы и ткани. Различают:

1.Местная циркуляторная гипоксия

Может развиваться в связи с:

- Атеросклеротическое поражение - Венозная гиперемия - Тромбоз и др.

2.Генерализованная циркуляторная гипоксия

Развивается при острой и хронической СН Циркуляторная гипоксия характеризуется резким замедлением или полной остановкой кровотока.

При этом рО2 в артериальной крови, как правило, не меняется, но из-за нарушение тока крови к клеткам органов/ткани, там развивается энергодефицит.

by ВиталЯ

IV. Тканевая гипоксия

Связана с нарушениями в системе утилизации кислорода:

1.Инактивация дыхательных ферментов

- Цианид ингибирует цитохромоксидазу

2.Нарушение синтеза дыхательных ферментов

Наблюдается при дефиците витаминов B1,2,5, пантотеновой кислоты. При длительной белковом голодании.

3. Разобщение окисления и фосфорилирования

-Отравление динитрофенолом

-Избыток тироксина

Парциальное давление в артериальной крови остается нормальным, в венозной же крови возрастает.

Срочные компенсаторные реакции

1) Гипервентиляция

Рефлекторное возбуждение ДЦ импульсами от центральных и периферических хеморецепторов (↑СО2, ↓рН). Гипервентиляция сопровождается мобилизацией резервных альвеол и улучшением диффузии газов через аэрогематический барьер.

2)Стимуляция сосудодвигательного центра

Сопровождается ↑АД, ↑ЧСС, ↑скорости кровотока и МОК.

3)Возбуждение гипоталамо-гипофизарной системы → ↑АКТГ → катехоламины

4)Возбуждение симпатической нервной системы → спазм ГМК селезенки → выбрасывание депонированной крови

5)Изменение сродства Hb к О2

Однако, аварийная интенсификация внешнего дыхания и системы кровообращения не может обеспечить стойкого и длительного приспособления к гипоксии, т.к. требует повышенного потребления О2.

Долговременный этап адаптации:

1)Гиперплазия костного мозга и усиление эритропоэза – абсолютный эритроцитоз.

Стимуляторы: эритропоэтин, 2-3 дифосфолицерат.

2)Гипертрофия дыхательных мышц и миокарда

Обеспечивается усилением кровоснабжения этих органов за счет образования новых капилляров. Увеличивается масса легочных альвеол. В мышцах повышается уровень миоглобина. Дополнительно:

-Увеличение количества вентилируемых альвеол

-Увеличение потребления кислорода из крови

-Снижение скорости кровотока по капиллярам легких.

3) Гипертрофия митохондрий

При ↓АТФ и ↑АДФ стимулируется генетический аппарат клетки, который обуславливает активацию синтетических процессов в митохондриях и увеличение количества дыхательных ферментов, также снижается тропность к О2

by ВиталЯ

Водный баланс

Клеточные мембраны свободно проницаемы для Н2О, но не проницаемы для многих растворенных веществ, поэтому вода движется по осмотическому градиенту, который создают осмотически активные вещества (эффективные осмоли). Растворенные вещества, свободно проницаемые для мембраны (неэффективные осмоли) не влияют на движение воды.

Механизм Старлинга по Адо

ЭГД < ЭОВС – реабсорбция

У здорового человека за сутки из крови в ткань фильтруется до 20л жидкости, 17л всасывает обратно в капилляры и около 3л оттекает из ткани по лимфатическим сосудам.

Регуляция водного баланса 1. Высвобождение АДГ и его действие на почки

Синтезируется в супраоптическом и паравентрикулярном ядрах гипоталамуса, накапливается в нейрогипофизе. При увеличении концентрации растворенных веществ, повышается осмолярность плазмы, что стимулирует синтез АДГ путем влияния на осморецепторные клетки, локализованные близко к гипоталамическому ядру.

Механизм действия АДГ:

Вотсутствие АДГ водные каналы собирательных трубочек закрыты, при действии АДГ водные каналы открываются и вода реабсорбируется, а канальцевая жидкость концентрируется.

Врегуляции внеклеточной концентрации ионов Na+ и осмолярности межклеточной жидкости большое значение играет ренин-ангиотензин-альдостероновая система:

by ВиталЯ

Нарушение водного баланса (Дисгидрии)

I. Гипогидратация (обезвоживание) – характерен отрицательный водный баланс: преобладание потерь воды над ее поступлением.

Виды гипогидратации в зависимости от осмолярности внеклеточной жидкости: I. Гипоосмолярная гипогидратация

Патогенез:

Преобладают потери организмом солей по сравнению с потерями воды и снижением осмолярности.

Причины:

-Гипоальдостеронизм

-Продолжительное профузное потоотделение

-Повторная или неукротимая рвота

-Профузные поносы

-Необоснованное проведение диализа

II. Гиперосмолярная гипогидратация Патогенез:

Преобладают потери организмом жидкости по сравнению с потерями солей. Нарастание осмолярности межклеточной жидкости приводит к транспорту воды из клеток во внеклеточное пространство. В этих условиях может развиться общая (клеточная и внеклеточная) гипогидратация организма.

Причины:

-Недостаточное питье воды

-Гипертермическое состояние и потоотделением

-Полиурия при несахарном диабете

-Парентеральное введение гиперосмолярных растворов

-Длительная ИВЛ неувлажненной газовой смесью

III. Изоосмолярная гипогидратация Патогенез:

Эквивалентное уменьшение содержание в организме и воды, и солей.

Причины:

-Острая массивная кровопотеря

-Профузный понос

-Ожоги

-Полиурия

Гипогидратация приводит к снижению ОЦК, нарушениям микроциркуляции, расстройствам КОС, гипоксии.

II. Гипергидратация – характерен положительный водный баланс: преобладание поступления воды в организм по сравнению с ее экскрецией и потерями.

В зависимости от осмолярности внеклеточной жидкости различают: 1) Гипоосмолярная гипергидратация

Характеризуется избытком в организме внеклеточной жидкости со сниженной осмолярностью. Характерно увеличение объема жидкости как вне-, так и во внутриклеточном секторах, так как избыток внеклеточной жидкости по градиенту осмотического и онкотического давления поступает в клетки.

Причины:

-избыточное введение в организм жидкостей с пониженным содержанием в них солей или их отсутствием

-почечная недостаточность

-недостаточность кровообращения с развитием отеков

2) Гиперосмолярная гипергидратация

Характеризуется повышенной осмолярностью внеклеточной жидкости, превышающей таковую в клетках

Причины:

-вынужденное питье морской воды

-введение в организм растворов с повышенным содержанием солей

-гиперальдостеронизм

-почечная недостаточность

3) Изоосмолярная гипергидратация

Характеризуется увеличением объема внеклеточной жидкости с нормальной осмолярностью

Причины:

- введение больших объемов изотонических растворов

by ВиталЯ

-недостаточность кровообращения

-повышение проницаемости стенок микрососудов

-гипопротеинемия

-хронический лимфостаз

Гипергидратация приводит к увеличению ОЦК, повышению АД, формированию отеков, полиурии, развитию сердечной недостаточности.

Гиперволемия – увеличение объема внеклеточной жидкости, как правило, сопровождающееся развитием отеков.

Отеки – избыточное накопление жидкости в интерстициальном пространстве вследствие нарушения обмена воды между кровью и тканями.

Классификация:

•Сердечные отеки

•Почечные отеки

•Воспалительные и аллергические отеки

•Печеночные отеки

Патогенетические факторы отеков: 1) Гемодинамический фактор

Повышение гидростатического давления в венозном отделе капилляров. Играет роль в патогенезе застойных и воспалительных отеков.

2) Онкотический фактор

Понижение онкотического давления крови в результате гипопротеинемии.

Играет роль в патогенезе голодных, кахектических, печеночных отеков, при нефротическом синдроме.

3) Тканевый фактор

Повышение коллоидно-осмотического давления в ткани в результате накопления электролитов, белков, продуктов метаболизма.

Играет роль в патогенезе отеков при воспалении, гипоксии.

4) Сосудистый (мембраногенный) фактор

Повышение проницаемости капилляров для белка и воды в результате:

•Перерастяжения стенок капилляров

•Действия БАВ - гистамина, кининов, ПГ

•Повреждение эндотелиальных клеток под действием токсинов, гипоксии, ацидоза Участвует в патогенезе воспалительных, аллергических, токсических видов отеков.

5) Затруднение оттока лимфы

В результате воспаления или тромбоза лимфатических сосудов, закупорки, повышения давления в системе верхней полой вены.

Участвует в патогенезе сердечных, воспалительных отеков, отеков при микседеме, слоновости.

Патогенез сердечных отеков

by ВиталЯ

Реализация мембраногенного фактора:

Увеличение проницаемости сосудистой стенки:

1)Перерастяжение сосудистой стенки при увеличении ОЦК

2)Нарушение трофики сосудистой стенки за счет торможения синтеза белков в печени и гипопротеинемии

Реализация лимфогенного фактора

Развивается недостаточность лимфооттока:

1)Механическая – за счет сдавления лимфатических сосудов самой отечной жидкостью

2)Динамическая – количество отечной жидкости превышает функциональные возможности лимфатических сосудов

3. Почечные отеки делят на две группы:

1) Нефротические

Нефротические отеки возникают при диффузно деструкции паренхимы почек. Причины развития отека:

•Повышение проницаемости мембран почечного клубочка

•Нарушение реабсорбции

Основную роль играет онкотический фактор.

Так же дополнительно происходит реализация: 1. Мембраногенного фактора Нарушение трофики сосудистой стенки при гипопротеинемии

2.Лимфогенного фактора

Развивается недостаточность лифооттока:

•Механическая

•Динамическая

2) Нефритические Нефриты – группа заболеваний, характеризующихся диффузным поражением почек воспалительного генеза.

Причина отека:

При воспалительных заболеваниях нарушается кровообращение в почках, отмечается сдавление ткани воспалительным экссудатом, что ведет к ишемии почек.

Основную роль играет гидростатический и мембраногенный факторы:

by ВиталЯ

Токсические отеки. Воспалительные. Основной фактор – мембраногенный.

Токсическое воздействие на сосуды -> Вазодилатация -> Перерастяжение сосудистой стенки -> ↑ Проницаемости сосудистой стенки -> Движение плазмы в ткани -> ↓ОЦК, МОД, АД -> Ишемизация органов (печень, почки)

Кислотно-основное состояние

Соответствие между поступлением извне, образованием внутри и экскрецией наружу кислот и оснований.

Буферные системы крови Буфер – слабая кислота или основание, которые противостоят изменению рН.

1) Бикарбонатный буфер

СО2 + Н2О → Н2СО3 → Н+ + НСО3- Основной буфер крови и межклеточной жидкости.

Система "открытого типа", ассоциирована с функцией внешнего дыхания и почек.

2) Белковый и гемоглобиновый буфер

Белки плазмы крови, за счет входящих в их состав аминокислот, проявляют себя в качестве, как кислот, так и оснований.

Гемоглобиновый буфер состоит из кислого компонента НbО2 и основного – Hb.

В капиллярах большого круга кровообращения НbО2 отдает О2. В эритроцитах образуется НСО3- и Н+.

Нb связывается с Н+, а НСО3- выходят в плазму крови. В капиллярах легкого при условиях снижения рСО2 и увеличения рО2 ННb отдает Н+ и связывает О2. При этом НСО3- поступает в эритроциты и связывается с Н+. Образующаяся Н2СО3 под влиянием карбоангидразы расщепляется на СО2 и Н2О.

СО2 диффундирует в альвеолы и выводится.

3) Фосфатный буфер

Н+ + НРО42- ↔ Н2РО4-Действует в почках и других тканях.

Роль легких в поддержании КОС

•Увеличение Н+ → возбуждение ДЦ → гипервентиляция → снижение рСО2 → снижение рН

•Снижение Н+ → угнетение ДЦ → гиповентиляция → увеличение рСО2 → повышение рН

Роль почек в поддержании КОС

•↑ рН→ повышение секреции Н+ и кислот, аммонийных солей, усиленная реабсорбция натрия и гидрокарбонатов → выделение с мочой кислотореагирующих веществ → ↓рН

•↓ рН -> уменьшение секреции Н+, повышенное выведение Na+ и НСО3 -> сохранение в организме Н+ -> ↑рН

Ацидогенез

Заключается во взаимодействии Н+ с НРО42-. В результате в первичной моче образуется Н2РО41- , которая выводится из организма.

Аммониегенез

Под действием глутаминазы происходит дезаминирование глутамина и глутаминовой кислоты с образованием аммиака. Аммиак диффундирует в просвет канальца и связывает экскретируемые ионы Н+ с образование NH4+

Основные показатели КОС:

pHкрови = 7,35 – 7,45 (активная реакция крови, состояние компенсированности) pCO2 = 40±3 mmHg

HCO3- = 24±2 mmHg

1. BB (Buffer Base)

Сумма оснований всех буферных систем.

В норме 46-52 ммоль/л. Не изменяется при сдвигах рСО2.

По величине BB можно судить о сдвигах КОС, связанных с увеличением или уменьшением нелетучих кислот в крови.

2. BE (Base Excess) – метаболический показатель

Сдвиг буферных оснований по отношению к кислотам. В норме 0±2,5 ммоль/л.

3. SB (Standart Bicarbonate) – метаболический показатель

Концентрация бикарбоната при стандартных условиях (t° = 37°С, pCO2 = 40 mmHg. В норме 21-25 ммоль/л.

by ВиталЯ

4. AB (Actual Bicarbonate)

Истинный бикарбонат крови.

Отражает концентрацию HCO3- в истинно крови, при действительных значениях рH, pCO2, t°, HbO2 Является смешанным показателем.

Формы нарушения КОС

1. По содержанию ионов водорода в крови

•Ацидоз – при относительном/абсолютном избытке кислот в крови

•Алкалоз – при относительном/абсолютном увеличении оснований в крови

2.По происхождению

•Экзогенные

•Эндогенные

3.По степени компенсации

•Компенсированные

рН остается в пределах нормы, несмотря на изменение абсолютных величин H2CO3 и HCO3-

Отношение H2CO3 : HCO3- = 20 : 1; pHкрови = 7,35 – 7,45

• Декомпенсированные

рН сдвигается за пределы нормальных значений, поскольку меняется соотношение H2CO3 и HCO3-

Респираторный (газовый) ацидоз

Нарушение КОС, обусловленное первичным увеличение рСО2 в биологических жидкостях. Причины:

-Заболевание бронхов и легких

-Падение силы сокращения дыхательных мышц

-Угнетение ДЦ

-Вдыхание газовых смесей с ↑pCO2

Компенсаторные механизмы:

•Дыхательный:

-Возбуждение ДЦ

Клинические проявления:

Гиперкапническая энцефалопатия – раздражительность, головные боли, анорексия, спутанность сознания, галлюцинации, психоз Гипоксемия.

Системная вазодилатация, ускорение кровотока в головном мозге, повышение внутричерепного давления Активация ДЦ и вазомоторного центра.