Она возникает в результате уменьшения эффективной кислородной емкости крови при:

§ анемиях (постгеморрагические, гемолитические, дизэритропоэтические),

§ гидремии (гемодилюция в постгеморрагическом периоде,

§ при трансфузии значительных масс физиологического раствора, переливании кровезаменителей)

§ при нарушении способности гемоглобина связывать, транспортировать и отдавать кислород тканям - качественных изменениях гемоглобина.

Наиболее часто подобная форма гемической гипоксии наблюдается при отравлении окисью углерода (угарным газом, который образует в крови карбоксигемоглобин), метгемоглобинообразователями, при некоторых аномалиях молекулы гемоглобина, при отклонениях гомеостаза, приводящих к нарушениям в процессах оксигенации и деоксигенации гемоглобина, соответственно, в легких и тканях.

Окись углерода обладает чрезвычайно высоким сродством к гемоглобину, в 300 раз превосходя сродство Hb к кислороду. Она образует очень прочное и качественно измененное соединение с гемоглобином – карбоксигемоглобин. Вдыхание ничтожных концентраций угарного газа (0,005%) приводит к выключению из транспортной функции 30% всего гемоглобина; если же содержание окиси углерода во вдыхаемом воздухе близка к 0,01%, то уже около 70% всего гемоглобина превращается в карбоксигемоглобин (что является безусловно смертельным).

Качественное изменение гемоглобина встречается при образовании метгемоглобина (когда двухвалентное железо гема переходит в трехвалентное) вследствие дефицита в эритроцитах ферментных систем (метгемоглобинредуктаза). Метгемоглобин представляет собой истинно окисленную форму гемоглобина, причем к дополнительной валентности железа в качестве лиганда присоединяется гидроксильная группа OH. Так же, как и карбоксигемоглобин, метгемоглобин теряет способность переносить кислород. Небольшие «физиологические» количества метгемоглобина постоянно образуются в организме под действием активных форм кислорода; патологическая метгемоглобинемия возникает при воздействии на организм большой группы веществ, так называемых метгемоглобинообразователей. К ним относятся

(5) промышленные и бытовые мощные окислители (производные бензола, анилин, фенилгидразин, нитраты, нитриты, хиноны, метилнитрофос)

(6) лекарственные препараты (фенацетин, антипирин, нитриты, викасол, сульфаниламиды, противомалярийные препараты)

(7) некоторые токсины инфекционного происхождения

(8) эндогенные перекиси и радикалы (в значительных количествах) и другие.

При различных интоксикациях возможно образование и других качественно измененных форм гемоглобина, плохо переносящих кислород: нитроксигемоглобин, карбиламингемоглобин и другие.

Ухудшение кислородотранспортных свойств гемоглобина может быть связано с наследственными дефектами его молекулы, что сопровождается нарушениями его оксигенации в легких и деоксигенации в тканях. Аналогично могут действовать измененные физико-химические сдвиги во внутренней среде: рН, рСО₂, электролитный баланс, гипероксия (последняя повреждает систему гликолиза и изменяет содержания в эритроцитах 2,3-дифосфоглицерата) и другие. Наконец, изменение физических свойств эритроцитов (агрегация, сладжирование и т.п.) ухудшают перенос и отдачу кислорода.

Основными патогенетическими звеньями формирования гемической гипоксии являются:

(6) Снижение кислородной емкости крови (с 20 до 15 и ниже об%).

(7) Гипоксемия (раО₂ ниже 95 мм рт.ст.).

(8) Снижение содержания кислорода в артериальной и венозной крови.

(9) Падение сатурации гемоглобина артериальной и венозной крови (цианоз).

(10) Уменьшение артерио-венозной разницы по кислороду.

Гипоксия тканевого типа. Этиология, патогенез. Характеристика изменений газового состава и рН артериальной и венозной крови.

Патогенез тканевой гипоксии

Тканевая гипоксия развивается в результате ограничения способности тканей и клеток

(3) поглощать кислород вследствие нарушения процессов биологического окисления, либо

(4) в связи с ограничением эффективности сопряжения тканевого дыхания и связанного с ним окислительного фосфорилирования.

Нарушения утилизации кислорода тканями в результате угнетения биологического окисления встречается в следующих случаях:

5) при действии различных ингибиторов

6) при нарушении синтеза окислительно-восстановительных ферментов

7) при нарушении гомеостатических условий действия ферментов

8) при повреждении мембранных систем.

I. Влияние ингибиторов может происходить тремя путями:

4) неспецифическое связывание активных центров фермента. Например, активное блокирование ионом CN- конечного звена дыхательной цепочки – цитохромоксидазы при отравлении цианидами, которая обеспечивает перенос элементарных частиц на кислород. Выключение цитохромоксидазы на 93% блокирует тканевое дыхание. Аналогичная блокада возможна на уровне флавиновых ферментов, хотя их вклад в тканевое дыхание составляет лишь 7%. Алкоголь, наркотики угнетают активность дегидрогеназ. Специфическое подавление активности дыхательных ферментов вызывают также ионы сульфидов, антимицин и другие вещества.

5) Связывание функциональных групп белковой части молекулы фермента. Например, подобным действием обладают ионы тяжелых металлов, арсениты, монойодуксусная кислота и т.п. Отдельные вещества, такие, как барбитураты, антибиотики, боевые отравляющие вещества, эндо- и экзотоксины микроорганизмов могут ингибировать различные звенья дыхательной цепочки.

6) Конкурентное торможение путем блокады активного центра фермента псевдосубстратами, например, ингибирование сукцинатдегидрогеназы малоновой и другими дикарбоновыми кислотами.

II. Отклонения физико-химических параметров внутренней среды организма. Сюда следует отнести сдвиги в рН (ацидоз, алкалоз), температуры, концентрации электролитов, повышение уровня продуктов метаболизма (мочевина, билирубин, фенол, скатол и т.п.) и другие, возникающие при разнообразных заболеваниях и патологических процессах, могут существенно снижать активность ферментов биологического окисления.

III. Нарушение синтеза ферментов. Нарушение синтеза или экзогенный дефицит специфических компонентов, необходимых для образования витаминов В₁ (тиамин), В₂ (рибофлавин), В₃ (РР, никотиновая кислота), пантотеновой кислоты и других, а также при грубых нарушениях белкового и других видов обмена (например, кахексии и т.п.).

IV. Повреждение (дезинтеграция) мембранных структур. Повреждение биологических мембран является одним из важнейших факторов, приводящих к нарушению утилизации кислорода. Чаще всего дезинтеграция мембранных структур развивается при активации перекисного свободно радикального окисления липидов (ПСОЛ), при котором органические компоненты подвергаются неферментативному окислению кислородом. Перекиси дестабилизируют мембраны митохондрий и лизосом. Активация ПСОЛ наблюдается при дефиците естественных ингибиторов свободнорадикального окисления - токоферола, рутина, убихинона, глутатиона, стероидных гормонов. Подобные изменения обусловлены многочисленными патогенными воздействиями, вызывающими повреждение клетки: высокой и низкой температурой, экзогенными ядами и эндогенными продуктами нарушенного метаболизма, инфекционно-токсическими агентами, проникающей радиацией, повышенным барометрическим давлением, гипербарической оксигенацией, свободными радикалами, а также гипоксией любого происхождения.

Еще один вид тканевой гипоксии возникает при разобщении дыхания с окислительным фосфорилированием. Потребление кислорода тканями обычно возрастает, а образование макроэргов резко ограничивается, и поэтому большая часть энергии рассеивается в виде тепла, что приводит к энергетическому обесцениванию тканевого дыхания и его относительной недостаточности. Разобщающими свойствами обладают многие вещества экзогенной и эндогенной природы: избыток ионов водорода и кальция, свободных жирных кислот, адреналина, йодсодержащих гормонов щитовидной железы (тироксина, трийодтиронина, трийодтироуксусной кислоты), а также некоторые лекарственные вещества.

Газовый состав крови в типичных случаях тканевой гипоксии характеризуется нормальными показателями кислорода в артериальной крови (раО₂, объемом кислорода, сатурацией гемоглобина), значительным повышением этих параметров в венозной крови и соответственным уменьшением артерио-венозной разницы по кислороду. (При гипоксии разобщения могут возникать иные соотношения).

Обратим внимание на правомерность существования перегрузочного и субстратного типов гипоксии. Перегрузочный тип гипоксии возникает при чрезмерных нагрузках чаще всего физического характера, когда функциональные резервы систем транспорта и утилизации кислорода даже в отсутствии патологии оказываются недостаточными для обеспечения возникшей усиленной в нем потребности организма. При чрезмерной нагрузке на сердце возможно развитие коронарной недостаточности, локальная гипоксия миокарда и вторичная общая циркуляторная гипоксия. При чрезмерной мышечной работе наряду с гипоксией самой скелетной мускулатуры возникают конкурентные отношения в распределении кровотока, приводящие к ишемии других тканей и развитию распространенной гипоксии. Для гипоксии нагрузки характерны значительный кислородный долг, венозная гипоксемия и гиперкапния.