Компенсаторно-приспособительные реакции

С умеренной гипоксией человек встречается еще во внутриутробном периоде. Периодический дефицит кислорода сопровождает человека и в повседневной жизни; он возможен во сне, при физической нагрузке, при многих заболеваниях, и в процессе эволюции живые организмы выработали достаточно мощные механизмы приспособления, направленные на поддержание биологического окисления в неблагоприятных условиях.

При действии гипоксического фактора первые изменения в организме связаны с включением реакций, направленных на сохранение гомеостаза (фаза компенсации). Если приспособительные реакции оказываются недостаточными, в организме развиваются структурно-функциональные нарушения (фаза декомпенсации).

Различают реакции, направленные на приспособление к кратковременной острой гипоксии (срочные), и реакции, обеспечивающие устойчивое приспособление к менее выраженной, но длительно существующей или многократно повторяющейся гипоксии (реакции долговременного приспособления).

Срочные реакции осуществляются на базе имеющихся в организме физиологических механизмов и возникают немедленно или вскоре после начала действия гипоксического фактора. Изменение газового состава крови вызывает возбуждение хеморецепторов (в первую очередь синокаротидной зоны, дуги аорты, сосудов малого крута), мощную афферентацию в ЦНС, резко выраженную активацию ретикулярной формации, усиление ее активирующего влияния на жизненно важные центры коры и ствола головного мозга, спинного мозга, активацию симпатоадреналовой системы, выброс большого количества катехоламинов и включение механизмов мобилизации дыхательного, гемодинамического, эритропоэтического, тканевого резервов.

Дыхательные механизмы проявляются в усилении альвеолярной вентиляции за счет углубления дыхания, учащения дыхательных экскурсий, мобилизации резервных альвеол (компенсаторная одышка), повышении проницаемости альвеокапиллярной мембраны для О₂ и СО₂.

В условиях тяжелой гипоксии дыхательный центр может становиться практически ареактивным по отношению к любым внешним регуляторным влияниям, как возбуждающим, так и тормозным. В критических ситуациях происходит переход на автономный максимально экономный для нейронов дыхательного центра режим деятельности по критерию расхода энергии на единицу вентиляции. Компенсаторная гипервентиляция может вызвать гипокапнию, которая в свою очередь компенсируется обменом ионов между плазмой и эритроцитами, усиленным выведением бикарбонатов и основных фосфатов с мочой и др.

Реакции системы кровообращения: учащение, сердечных сокращений, увеличение массы циркулирующей крови за счет опорожнения кровяных депо; увеличение венозного притока, ударного и минутного объема сердца, скорости кровотока; происходит перераспределение крови в организме – увеличение кровоснабжения мозга и сердца – возрастание объема коронарного и мозгового кровотока (расширение артерий и капилляров) и др. жизненно важных органов и уменьшение кровоснабжения мышц, кожи и др. (централизация кровообращения). При глубокой гипоксии сердце может подобно дыхательному центру в значительной степени освободиться от внешней регуляции и перейти на автономную деятельность. Конкретные параметры последней определяются метаболическим статусом и функциональными возможностями проводящей системы, кардиомиоцитов и других структурных компонентов сердца. Функциональная изоляция сердца в условиях тяжелой гипоксии аналогично дыхательной системе является крайней формой адаптации в критическом состоянии, способной в течение некоторого времени поддерживать необходимый для жизни коронарный и мозговой кровоток. Существенное значение имеет активация симпатоадреналовой системы, вызывающей гиперфункцию сердца, сужение артериол, шунтирование кровотока в органах со сниженной функцией (мышцы, кожа, ЖКТ и др.). Наряду с этим усиливается активность и парасимпатической системы - в миокарде повышается содержание ацетилхолина, который уменьшает чувствительность адренорецепторов, предупреждая возникновение стрессорного перенапряжения и метаболических некрозов миокарда в условиях гипоксии.

Гематогенные механизмы: повышение кислородной емкости крови за счет выхода эритроцитов из синусов костного мозга, а затем и активация эритропоэза, обусловленная усиленным образованием эритропоэтических факторов в почках при их гипоксии; улучшение резервных свойств гемоглобина, позволяющих связывать почти нормальное количество кислорода при снижении его парциального давления в альвеолярном воздухе и в крови, а также отдавать тканям большее количество кислорода даже при умеренном снижении его напряжения в тканевой жидкости, чему способствует развивающийся в тканях ацидоз, при нем оксигемоглобин легче отщепляет кислород). В мышечных органах образуется оксимиоглобин, служащий также резервом кислорода.

Тканевые механизмы реализуются на уровне системы утилизации кислорода, синтеза макроэргов и их расходования. Ограничивается активность органов и тканей, непосредственно не участвующих в обеспечении транспорта кислорода, повышается сопряженность процессов окисления и фосфорилирова-ния, усиливается анаэробный синтез АТФ за счет активации гликолиза. В различных тканях возрастает интенсивность процесса продуцирования оксида азота, что ведет к расширению прекапиллярных сосудов, снижению адгезии и агрегации тромбоцитов, активации процесса синтеза стресс-белков, защищающих клетки от повреждения. Важной приспособительной реакцией является активация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (стресс - синдром), гормоны которой (глюкокортикоиды) стабилизируя мембраны лизосом, снижают повреждающее действие гипоксического фактора, препятствуют развитию гипоксического некробиоза повышая устойчивость тканей к недостатку кислорода.

Компенсаторные реакции при гипероксической гипоксии направлены на предупреждение возрастания напряжения кислорода в артериальной крови и в тканях – ослабление легочной вентиляции и центрального кровообращения, снижение минутного объема дыхания и кровообращения, частоты сердечных сокращений, ударного объема сердца, уменьшение объема циркулирующей крови, ее депонирование в паренхиматозных органах; понижение артериального давления; сужение мелких артерий и артериол мозга, сетчатки глаза и почек, наиболее чувствительных как к недостатку, так и к избытку кислорода. Эти реакции в целом удовлетворяют соответствующие потребности тканей в кислороде.