ГИПЕРОКСИЯ

Гипероксия – повышенное поступление кислорода в организм. В отличие от гипоксии, гипероксия всегда носит экзогенный характер и в естественных условиях практически не встречается. В связи с этим, адаптивные механизмы к данному состоянию эффективны лишь в условиях относительно невысокой кислородной нагрузки, определяемой величиной парциального давления кислорода и продолжительностью его действия. Примером такой зависимости может служить кривая безопасных сроков дыхания кислородом человека (рис. 36).

Рис. 36.Граница действия кислорода на человека(по Hartmann, 1966).

Цитируется по А.Г. Жиронкину (1979).

По оси абсцисс - длительность дыхания кислородом, часы; по оси ординат - парциальное дав­ление кислорода, атм.

Как видно из рисунка, зона т.н. «физиологического действия кислорода» наиболее продолжительна при небольших значениях его парциального давления (около 0,5 атм.), когда защитно-приспособительные реакции в состоянии обеспечить сохранение нормального напряжения кислорода в тканях. Основу этих реакций составляют механизмы, направленные на ограничение поступления и транспорта кислорода. На это, в частности, направлена первичная реакция системы внешнего дыхания,в виде снижения легочной вентиляции и показателя минутного объема дыхания.

Данные сдвиги являются следствием прекращения в условиях повышенного поступления кислорода нормальной естественной импульсации с артериальных хеморецепторов. Вместе с тем, ограничение вентиляции не только снижает поступление кислорода в организм, но и приводит к развитию гиперкапнии. Последняя определяет вторую фазу реакции системы дыхания, характеризующуюся усилением вентиляции, направленным на снижение РаСО₂ и ликвидацию газового ацидоза. Важнейшим сдвигом со стороны системы кровообращения при гипероксии является закономерное сужение мелких кровеносных сосудов, сопровождающееся ростом периферического сопротивления, замедлением общего и локального кровотока, повышением диастолического давления. Еще одним проявлением реакции со стороны этой системы служит брадикардия, регистрируемая до появления признаков кислородного отравления. Изменения со стороны системы кровив ответ на гипероксию проявляются в начальный период преходящей эритропенией и снижением уровня гемоглобина, что обусловлено перемещением тканевой жидкости в кровь и депонированием эритроцитов (Жиронкин А.Г., 1979).

При возрастании парциального давления кислорода во вдыхаемой газовой смеси, на первый план выступает его токсическое действие, поскольку защитный эффект приспособительных реакций минимизируется. В этой зоне кислород уже играет роль фактора не обеспечивающего, а угнетающего окислительные процессы в тканях. Что касается механизмов самого токсического влияния, то сегодня наиболее принятой является точка зрения R. Gershman (1964), связывающего этот механизм с образованием активных форм кислорода и с активацией свободнорадикального окисления.

В условиях перенасыщения тканей кислородом, т.е. в ситуации, когда «предложение» (избыток кислорода) превышает «спрос» (количество восстановленных кофакторов, подлежащих окислению), вероятность повышенного образования АФК возрастает. Соответственно, усиливается свободнорадикальное окисление, сопровождающееся повреждением клеточных и субклеточных структур, и, прежде всего, митохондрий.

Очевидно, что дезорганизация и повреждение митохондрий будут сопровождаться нарушением цепи транспорта электронов и окислительного фосфорилирования.Т.е. нарушениями, определяющими суть понятия «гипоксия». Соответственно, такое состояние называется гипероксической гипоксией.

Повреждение клеточных и субклеточных структур при активации свободнорадикальных процессов, приводит к развитию многочисленных нарушений специфических функций различных органов и систем. Так, ингибирование ферментов в головном мозге снижает продукцию γ-аминомасляной кислоты – важнейшего тормозного медиатора, что служит одним из механизмов развития при гипероксии судорожного синдрома кортикального генеза. Нарушение продукции сурфактанта легочным эпителием обусловливает резкое уменьшение компенсаторных резервов системы внешнего дыхания, повышая поверхностное натяжение альвеол, и способствуют появлению микроателектазов. В тяжелых случаях нарушение продукции сурфактанта может сопровождаться отеком легких. У некоторых детей первого года жизни дыхание чистым кислородом приводит к развитию респираторного дистресса – бронхопульмональной дисплазии (Маляренко Ю.Е., Пятин В.Ф., 1998). Активация свободнорадикального окисления при гипероксигенации лежит в основе формирования дефектов зрения у маленьких детей, в связи с нарушением созревания фоторецепторов.

Наряду с АФК токсическое действие кислорода опосредуется и чрезмерным напряжением некоторых защитно-приспособительных реакций. К числу таких реакций, в частности, относится длительный спазм сосудов (реакция на гипероксию). У недоношенных детей он способствует развитию ретролентальной фиброплазии (образованию фиброзной ткани за хрусталиком), приводящей к слепоте. Аналогичный спазм сосудов в легких обусловливает легочную гипертензию, расстройства микроциркуляции и повреждение легочного эпителия – нарушений, предрасполагающих к развитию воспаления.

Указанные обстоятельства заставляют ограничивать применение кислорода для лечебных целей, при которых РО₂ не должен превышать 380 мм рт. ст. (Березовский В.А., 1975).

Особую чувствительность к токсическому действию избытка кислорода проявляет ткань мозга плода, которая характеризуется значительно более низким напряжением кислорода, чем церебральные структуры зрелого организма. «Этот факт не является результатом несовершенства процессов кислородного снабжения организма во внутриутробном периоде, а напротив, отражает сбалансированность этих процессов, обеспечивающих, с одной стороны, адекватную оксигенацию мозга, а с другой - защиту его от избыточного потока О₂» (Рагузин А.В., 1990). Экспериментально установлено, что напряжение кислорода тканей фетального мозга является относительно стабильным параметром гомеостаза внутриутробно развивающегося организма, который мало меняется даже при значительных сдвигах кислородного режима беременных животных. Такое постоянство РО₂ тканей мозга плода при сдвигах РаО₂ (от 50 до 370 мм рт. ст.) материнского организма определяется механизмами, локализованными прежде всего в маточно-плацентарной области, но не системными реакциями дыхания и кровообращения. К рождению формирование механизмов стабилизации кислородного гомеостаза мозга не завершено, что служит причиной более значимого (чем у взрослых) увеличения РО₂ церебральных структур новорожденных при ингаляции чистым кислородом. Подобный прирост РО₂ сопровождается активацией свободнорадикального окисления в ткани мозга и развитием негативных качественных изменений параметров условно оборонительных рефлексов в зрелом возрасте (Рагузин А.В., 1990). В связи с данным положением обосновывается подход к коррекции тяжелой степени гипоксии новорожденных с использованием для ингаляции не чистого кислорода, а газовых смесей с его пониженным содержанием.

Судорожная форма кислородного отравлениявозникает при остром отравлении кислородом и известна с конца XIX столетия как симптом Бэра, впервые обнаруженный и описанный этим автором. Судороги возникают, как правило, при дыхании кислородом под давлением, превышающим 3-4 атм. и очень напоминают по своему течению эпилептические судорожные припадки.

Клинически различают три стадии этого процесса (Черешнев В.А., Юшков Б.Г., 2001):

I стадия – учащение дыхания и сердцебиения, повышение артериаль­ного давления, расширение зрачков, усиление активности с отдельными по­дергиваниями мышц.

II стадия – стадия судорог, похожих на эпилептические с клоническими и тоническими проявлениями.

III стадия – терминальная – ослабление судорог с расстройством ды­хания, которое переходит на отдельные вдохи. Смерть наступает от парали­ча дыхательного центра.