Компенсаторные реакции при гипоксии

При гипоксии у млекопитающих и человека на первый план выступает реакция организма как целого, осуществляющаяся под контролем нервной и эндокринной систем и проявляющаяся в мобилизации внешнего дыхания, кровообращения, резервов системы крови, тканевого дыхания, что способствует компенсаторной доставке и утилизации кислорода, глюкозы и другого энергетического материала к тканям.

Дефициту кислорода в организме предшествует ряд компенсаторных реакций, направленных на поддержание оптимальной концентрации кислорода. Гипоксия развивается только при несостоятельности адаптивных реакций.

Все компенсаторные реакции подразделяются на срочные и долговременные. Адаптивные реакции, особенно при генерализованной гипоксии возникают на клеточном тканевом, органном, системном и организменном уровне. Как правило, большинство из них реализуется с участием нервной и эндокринной систем, ибо недостаток кислорода является сильнейшим стрессориым фактором и, как известно, его действие сопровождается активацией и расстройствами нейроэндокринной регуляции. Только в периоде новорожденности (1-2 дня) наблюдается рефрактерность гипоталамо-гипофизарно-

надпочечниковой системы в ответ на действие гипоксии. И.И. Држе- вецкая, А.А. Серебрякова наблюдали у новорожденных крыс лишь тенденции к увеличению кортиколибериновой активности гипоталамуса, а концентрация кортикотропина гипофиза не изменялась. С конца новорожденности до полового созревания и у взрослых животных гипоксия резко активирует гипоталамо-гипофизарно-

надпочечниковую систему.

В адаптации принимают участие системы транспорта и утилизации кислорода: дыхание, кровообращение, метаболизм в тканях.

Срочные компенсаторные реакции возникают рефлекторно и со стороны дыхания проявляются учащением и углублением дыхания увеличением минутного объема дыхания, мобилизацией резервных альвеол, увеличением легочного кровообращения.

Компенсаторные реакции со стороны сердечно-сосудистой системы проявляются тахикардией, увеличением минутного объема кровообращения, повышением системного артериального давления, увеличением линейной и объемной скорости кровотока, венозного возврата крови к сердцу, увеличением количества функционирующих капилляров, явлениями централизации кровообращения. По мнению С.А. Селезнева, поступление крови по артериоло-венулярным анастомозам, минуя капиллярное русло, позволяет поддерживать кровообращение, а, следовательно, и снабжение кислородом жизненно важных органов - мозга, сердца, печени. Учитывая, что мозг, миокард и печень функционируют только лишь в аэробных условиях, а также их способность осуществлять утилизацию молочной кислоты, поступающей из других органов, становится понятной роль централизации кровообращения как адаптивной реакции.

На уровне микроциркуляторного русла наблюдается вазодилятация за счет продуктов распада АТФ до АДФ, АМФ и неорганического фосфата, аденозина, а также в условиях ацидоза за счет снижения возбудимости α-адренорецепторов к катехоламинам.

Важной адаптивной реакцией является увеличение массы циркулирующей крови за счет выброса ее из органов кровяных депо.

На уровне клеток, происходит резкая активация гликолитического пути образования макроэргов (практически единственного в условиях гипоксии). В крови увеличивается количество глюкозы, как основного энергетического субстрата. При гликолизе накапливается молочная и пировиноградная кислоты, развивается ацидоз, который способствует усилению диссоциации оксигемоглобина в капиллярах тканей.

В условиях гипоксии возможно нарушение мембран клеток и ор- ганелл, их проницаемости, однако за счет активации системы гипота- ламус-гипофиз-кора надпочечников, выделяющей глюкокортикоиды, стабильность мембран (особенно лизосом) может сохраняться в определенных пределах.

Одним из механизмов адаптации на клеточном уровне является повышение устойчивости клеток за счет снижения уровня критической концентрации кислорода (А.Я. Чихов, А.В. Осипенко). Кроме того, установлена значительная активация НАДН-дегидрогеназы и усиление процессов дыхания и фосфорилирования (Н.А. Рубанова с соавт.).

Долговременные компенсаторные реакции возникают при хронической гипоксии, наблюдаемой при различных заболеваниях, при специальных тренировках к недостатку кислорода или жизни человека в высокогорных условиях. Они формируются на путях транспорта и утилизации кислорода. Со стороны дыхательного аппарата это проявляется в увеличении диффузионной поверхности легких. Со стороны сердечно-сосудистой системы и крови — это компенсаторная гипертрофия сердца (Ф.З. Меерсон), увеличение количества эритроцитов и гемоглобина и, следовательно, объема циркулирующей крови, за счет активации эритропоэза в костном мозге.

На уровне тканей долговременная компенсация проявляется увеличением массы митохондрий на единицу массы клетки и, следовательно, улучшением утилизации кислорода (Н.И. Лосев с соавт.). По данным Е.А. Коваленко, Л.Н. Гринберг, например, у акклиматизированных к гипоксии крыс увеличивается сродство дыхательной цепи ферментов митохондрий к кислороду, что рассматривается как главный механизм стойкой тканевой адаптации.

В целом, по данным С.А. Нейфах, поглощение кислорода в условиях гипоксии обусловлено увеличением числа митохондрий в клетках, активной поверхности каждой митохондрии, сродства дыхательных ферментов митохондрий к кислороду, транспорта кислорода из крови в клетки.