Слайд 1Однажды Алиса подошла к развилке дороги и увидела Чеширского кота,
сидящего на ветке.
- Скажите пожалуйста, какую мне выбрать дорогу?-
спросила она.
- А куда ты хочешь попасть?- ответил кот, вопросом на вопрос.
- Не знаю, - призналась Алиса.
- Тогда всё- равно куда идти,- изрек кот.
Люис Кэрролл "Приключения Алисы в стране чудес
Слайд 2Гипоксия является
одним из наиболее частых патологических процессов, лежащих в основе
практически любого заболевания. Актуальность данной проблемы для практической медицины определяется
не только широким спектром нозологий, при которых гипоксия играет роль центрального звена патогенеза, но и тяжелыми последствиями гипоксических состояний, вплоть до прямой угрозы жизни больного.
Слайд 3Гипоксия – типовой патологический процесс, возникающий вследствие кислородного голодания клеток
В
большинстве тканей кислород не депонируется. Поэтому любое ограничение доставки кислорода
кровью или его поступления из крови в клетки тканей приводит к развитию кислородного голодания и замедлению обменных процессов.
Слайд 4Классификация гипоксий
1. Гипоксическая гипоксия
а. гипобарическая,
б. нормобарическая.
2. Респираторная.
3. Гипоксия при гипероксии.
4. Циркуляторная
а. застойная
б.ишемическая
4. Гемическая
а. анемическая
б. при инактивации гемоглобина
5. Тканевая (первичная)
6. Перегрузочная
7. Смешанная
Слайд 5По критерию распространенности
а) местную гипоксию;
б) общую гипоксию.
По скорости развития
и длительности:
а) молниеносную;
б) острую;
в) подострую;
г) хроническую
Слайд 6По степени тяжести
а) легкую;
б) умеренную;
в) тяжелую;
г) критическую (смертельную).
Слайд 7Кислородная ёмкость крови отражает количество кислорода, которое может быть связано
кровью при её полном насыщении, зависит от концентрации в крови
гемоглобина
Слайд 8
Переход О2 из крови в ткань
N
Вен.
Параметры кислородного режима артериальной и
венозной крови
при гипо- и нормобарической гипоксической гипоксии
Слайд 9
Переход О2 из крови в ткань
N
Параметры кислородного режима артериальной и
венозной крови
при респираторной гипоксической гипоксии
Слайд 10
норма
Артер.
Вен.
Основа гемической гипоксии - снижение объемного содержания в артериальной крови
кислорода (VaO2).
Причины.
1. Уменьшением содержания гемоглобина
2. Наличие аномальных гемоглобинов:
СОHb, MetHb, не способных связывать кислород.
3. снижением сродства гемоглобина к кислороду (увеличение РаСО2, метаболический ацидоз).
Слайд 11
Переход О2 из крови в ткани N,
(анемии)
или снижен
(COHb и MetHb)
Переход О2 из крови в ткани N,
Параметры
кислородного режима артериальной и венозной крови
в зависимости от причины гемической гипоксии
Слайд 12Основа циркуляторной гипоксии - нарушение доставки кислорода в органы и
ткани.
Такие нарушения могут носить как генерализованный, так и локальный
характер.
цианоз
Цианоза нет
Переход О2 в ткани N
Арт.-вен. разница по О2 повышена
Переход О2 в ткани затруднен
Арт.-вен. разница по О2 снижена
Сердечная недостаточность
Тромбоз, периваскулярный отек
Слайд 13Основа тканевой гипоксии - нарушение способности клеток утилизировать кислород.
Переход О2
в ткани снижен
Артер.-вен. разница по О2 снижена
Слайд 14Основа перегрузочной гипоксии - возрастание коэффициента утилизации кислорода (до 50%
вместо 25), не компенсируемое увеличением его доставки
Перегрузочный тип
Переход
О2 в ткани повышен
Слайд 15Гипоксия при гипероксии
. Граница действия кислорода на человека (по Hartmann,
1966).
По оси абсцисс - длительность дыхания кислородом, часы; по
оси ординат - парциальное давление кислорода, атм.
Слайд 16Легочная вентиляция, МОД
Сужение мелких кровеносных сосудов
эритропения
Задержка СО2 в
тканях
Угнетение окислительных процессов в тканях
Повышенное образование АФК
Гипоксия
Брадикардия. МОК
Слайд 17Клинические формы кислородного отравления
Судорожная форма кислородного отравления возникает 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.
Слайд 18Легочная форма (эффект Смита)
Возникает при относительно длительном дыхании смесью, с
парциальным давлением кислорода 1,3−1,6 бар и более. Характеризуется преимущественным поражением
дыхательных путей и легких. При нарастании степени отравления могут развиться кровоизлияния в сердце, печень, лёгкие, кишечник, головной и спинной мозг.
Слайд 19Сосудистая форма
Наблюдается при парциальном давлении кислорода выше 3 бар. Происходит
внезапное расширение кровеносных сосудов, резкое падение артериального давления и сердечной
деятельности. Часто появляются многочисленные кровоизлияния в кожу и слизистые оболочки. Подобные кровоизлияния могут быть и во внутренних органах. Во время резкого падения артериального давления может наступить смерть от остановки сердечной деятельности
Слайд 20Тема лекции- биоэнергетическая гипоксия
Биоэнергетическая гипоксия - патологическое состояние, при котором
в результате прекращения доставки кислорода в клетки органов , клеточные
энергетические требования становятся выше, чем аэробная энергетическая продукция.
Слайд 21Причина смерти при гипоксии- прекращение работы дыхательных цепей митохондрий
Независимо от
первичной причины гипоксии, любая гипоксия является биоэнергетической, так как прекращается
работа митохондриальных
дыхательных цепей, происходит истощение клеточных запасов макроэргов, в первую очередь в ЦНС
Слайд 22Метаболизм мозга
В покое мозг потребляет до 20% получаемого организмом человека
кислорода. Главный потребитель энергии в мозге - это фермент АТФ-аза,
поддерживающий электрическую активность нейронов.
Слайд 23
Потребление кислорода мозгом у взрослых составляет в среднем 3-3,5 мл/100
г/мин и 3,5-6 мл/100г ткани для детей.
Норма: 2,8 - 3,4 ml.
Слайд 24Доставка кислорода определяется мозговым кровотоком
Мозговой кровоток в среднем 50мл/100г/мин
Но, в
сером веществе мозга МК - 80мл/100г/мин
В белом МК - 20мл/100г/мин
В
целом МК составляет 750мл/мин
Колебания артериального давления в пределах 60-160 мм.рт.ст. не влияют на мозговой кровоток.
Слайд 25Энергетический метаболизм мозга
Энергетические потребности мозга (примерно 1046 Дж, или
250 кал в минуту), необходимые для нормальной функциональной активности нейронов,
обеспечиваются на 95% за счет аэробного гликолиза, поэтому потребление кислорода и потребление глюкозы изменяются параллельно. В среднем потребление глюкозы мозгом равно 5 мг/100г/мин.
Слайд 26О2 3-3,5 мл/100 г/мин
Глюкоза
5мг/100г/мин.
Мозговой кровоток в среднем 50мл/100г/мин
Энергетические
потребность мозга 250 кал/мин
Слайд 27Энергетические возможности нервной ткани ограничены
Основной путь получения энергии - только
аэробный распад глюкозы Глюкоза почти единственный энергетический субстрат, поступающий в
нервную ткань, который может быть использован ее клетками для образования АТФ
Слайд 282. проникновение глюкозы в ткань мозга не зависит от действия
инсулина, который не проникает через гематоэнцефалический барьер. Влияние инсулина проявляется
лишь в периферических нервах.
Слайд 293. Постоянный и непрерывный приток глюкозы и кислорода из кровеносного
русла является необходимым условием энергетического обеспечения нервных клеток
Слайд 304. Жесткая зависимость от поступления глюкозы обусловлена тем, что содержание
гликогена в нервной ткани ничтожно (0,1 % от массы мозга)
и не может обеспечить мозг энергией даже на короткое время.
Слайд 315. окисления неуглеводных субстратов с целью получения энергии не происходит.
Поэтому даже при кратковременной гипоксии и/или гипогликемии в нервной ткани
образуется мало АТФ. Следствием этого являются быстрое наступление коматозного состояния и необратимых изменений в ткани мозга
Слайд 326. высокая скорость потребления глюкозы нервными клетками обеспечивается, в первую
очередь, работой высокоактивной гексокиназы мозга, которая обладает в 20 раз
большей активностью, чем соответствующий изофермент печени и мышц
Слайд 337. при повышенном энергопотреблении нет возможностей ускорения реакций цикла трикарбоновых
кислот
Слайд 34вывод
Таким образом, высокая скорость аэробного гликолиза в нормальных условиях и
особенности углеводного обмена ограничивает компенсаторные возможности нервных клеток при гипоксии.
Слайд 35Метаболизм мозга
потребление кислорода максимально в сером веществе коры больших полушарий
и прямо пропорционально биоэлектрической активности коры. Наиболее чувствительны к гипоксии
нейроны гиппокампа и мозжечка
Слайд 36Энергетический метаболизм в мозге
Так как, нервные клетки получают энергию преимущественно
за счет аэробного окисления глюкозы,
следовательно, не меньше чем гипоксия,
опасна для мозга гипогликемия.
.
Слайд 37НО !
Поступающая в мозг из печени глюкоза полностью подвергается аэробному
гликолизу только при нормальных характеристиках газового состава, кислотно-основного состояния крови,
содержания гемоглобина, глюкозы и молочной кислоты в крови, а также при оптимальном уровне мозгового кровотока
Слайд 38Основные физиологические показатели, характеризующие усвоение кислорода мозгом
Гемоглобин- 120-160 г/л (120-160
г/л)
Концентрация водородных ионов в крови (рН):
артериальной -7,36-7,44
венозной -7,32-7,42
Парциальное давление
углекислого газа в крови:
артериальной (РаCO2) : 34-46 мм рт. ст. (4,5-6,1 кПа)
Венозной (PvСO2): 42-55мм.рт.ст. (5,6 - 7,3 кПа)
Парциальное давление кислорода в крови
артериальной (РаO2) – 80-100 мм.рт.ст. (10,7-15,5 кПа)
Венозной (PvO2)– 37-42 мм.рт.ст. (4,9-5,6 кПа)
Насыщение гемоглобина крови кислородом (HbO2):
артериальной - 92-98%
Венозной – 70-76%
Слайд 39Основные физиологические показатели, характеризующие усвоение кислорода мозгом
Бикарбонат
стандартный крови (SB):
артериальной –
22-26 мг-экв/л (11-13 ммоль/л)
венозной-
24-28 мг-экв/л (12-14 ммоль/л)
Содержание
кислорода в крови:
артериальной-
19-21 об. % (8,7-9,7 ммоль/л)
венозной-
13-15 об. % (6,0-6,9 ммоль/л)
Слайд 40Основные физиологические показатели, характеризующие усвоение кислорода мозгом
Содержание глюкозы (сахара) в
крови:
60-120 мг/100 мл (3,3-6 ммоль/л)
Содержание молочной кислоты в крови :
5-15 мг/100 мл (0,6-1,7 ммоль)
Объем мозгового кровотока: 55 мл/100г/мин)
Потребление кислорода тканями мозга: 3,7 мл/100г/мин)
Потребление глюкозы тканями мозга: 5,3 мг/100г/ мин
Выделение углекислого газа (СО2) тканями мозга: 3,7 мл/100г/мин
Выделение молочной кислоты тканями мозга: 0,42 мл/100г/мин
Слайд 41Аэробный гликолиз обеспечивает
Окисление одной молекула глюкозы продуцирует 38 молекул АТФ.
Это составляет 40% высвобождающейся в клетках энергии (остальная энергия рассеивается
в виде тепла).
Слайд 42АТФ - источник энергии в мозге для
1.- синтеза белков,
липидов и нейромедиаторов (ацетилхолин, серотонин, норадреналин) - комплекса биологически активных
продуктов, обеспечивающих нормальное функционирование нейрональных структур мозга,
2.- барьерной роли клеточных мембран и стабильного транспорта ионов
Слайд 433. продукции аминокислот - в первую очередь гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК).
ГАМК синтезируется в цикле Кребса и является одним из ключевых
веществ в синтезе биогенных аминов и белков.
Слайд 45Гипоксия приводит к
1.- уменьшению аэробного гликолиза. В этих условиях
из одной молекулы глюкозы продуцируется всего 2 молекулы АТФ, т.
е. в 19 раз меньше, чем при нормальной оксигенации мозга. Функциональная активность мозга резко угнетается, что клинически проявляется прогрессирующим угнетением сознания и усилением явлений дыхательной недостаточности.
Слайд 462. Гипоксия блокирует включение пировиноградной кислоты в цикл Кребса; накапливаясь,
она превращается в молочную кислоту, что вызывает ацидоз в клеточных
структурах мозга, межклеточном пространстве и капиллярах
Слайд 473. Повреждающее действие гипоксии и ацидоза на нейрональные структуры характеризуется
нарушением внутриклеточного синтеза белков, аминокислот, нейромедиаторов, электрической активности нейронов
Слайд 484. В митохондриях нервных клеток накапливаются свободные радикалы, инактивирующие фосфолипиды,что
приводит к повреждениям клеточных (в том числе митохондриальных ) мембран
Слайд 495. Из-за нарушения ионного насоса внутриклеточный калий заменяется натрием. Тканевая
жидкость поступает в поврежденные нервные клетки и клеточные структуры.
Слайд 50 Одновременно под влиянием гипоксии и ацидоза изменяется метаболизм в
межклеточном пространстве, а в капиллярах резко нарушается микроциркуляция. Из-за ангиопареза
и замедления кровотока, вызванного ацидозом, происходят интенсивная агрегация, набухание, а затем распад эритроцитов и тромбоцитов.
Слайд 51Острое гипоксическое поражение нервных клеток создает условия для отека мозга
Слайд 52Схема патогенеза отека мозга
Гипоксия ( любого генеза)
усиление анаэробного
гликолиза. Повышение парциального давления углекислого газа в крови, ПВК, молочной
кислоты и др.
Слайд 53Гипоксия мозга . Внутриклеточный ацидоз в нервных клетках, нарушение мембран,
нарушение функции АТФ-аз и ионных насосов, поступление натрия и воды
в клетку
Начинающийся отек (цитотоксический) мозга
Слайд 54Замедление мозгового кровотока и уменьшение венозного оттока из полости черепа,
увеличение гидростатического давления. Нарастающий отек мозга
Острое поражение мозга
Слайд 55Вывод -
Потребность мозга в кислороде по сравнению с таковой у
других органов чрезвычайно велика, а запасов кислорода и глюкозы в
нём нет. Если кровь не поступает в мозг в течение 10 с, напряжение кислорода падает ниже 30 мм рт.ст. и человек теряет сознание. Если мозговой кровоток не восстанавливается в течение 3-8 мин, то запасы АТФ истощаются и возникает необратимое повреждение нейронов.
Слайд 58Поток энергии через живые организмы (фото: www.sciam.ru)
Слайд 59Энергетический метаболизм в миокарде в норме
пальмитата – до 90%
глюкозы –
до11%
лактата - до 29%
В физиологических условиях основным субстратом для получения
энергии в миокарде являются жирные кислоты
Слайд 60
В условиях ишемии
- основной субстрат для окисления – глюкоза (90%),
так как
1. для получения энергии требуется меньше кислорода, чем
для жирных кислот и выход АТФ в этих условиях выше
Глюкоза
Слайд 612. при гипоксии ухудшается транспорт жирных кислот в митохондрии
из-за ингибиции
карнитин-ацилкарнитин транслоказной системы
Слайд 62
Катаболизм ЖК в кардиомиоците:
1 — ацил-S-КоА-синтетаза; 2 — карнитин-пальмитоилтрансфераза;
3
— транслоказа; 4 — комплекс β-окисления
Слайд 63Бионергетическая гипоксия – стадийный процесс
1. стадия - возбуждения
2. стадия
–компенсации
3. стадия - истощения
Слайд 641 стадия возбуждения - на уровне кардиомиоцитов -
Субстратная перестройка-
основным субстратом для окисления становится глюкоза
Усиливается НАДН-зависимый путь окисления субстратов
и увеличивается продукция АТФ
Усиливается функция ионных каналов
Усиливается обмен в кардиомиоцитах
Слайд 65Результат
Повышение сократительной функции сердца
Повышение артериального давления
Увеличение скорости доставки кислорода
Слайд 66Компенсация на уровне организма – 1 стадия
Усиление дыхания
Усиление деятельности
сердца
Выброс эритроцитов из депо
Экстренный выброс гормонов
Усиление функции печени для переработки
недоокисленных продуктов
Усиление функции нейронов
Слайд 672 фаза - компенсации
Ингибирование комплекса 1 дыхательной цепи и переключение
с комплекса 1 на комплекс 2.
Слайд 68Дыхательная цепь
Дыхательная цепь включает четыре белковых комплекса (комплексы I,
II, III и IV), встроенных во внутреннюю митохондриальную мембрану, и
две подвижные молекулы-переносчики — убихинон (кофермент Q) и цитохром С.
Слайд 69НАДН- комплекс 1
( НАДН-дегидрогеназа ,убихинон)
Сукцинат –комплекс II
(сукцинатдегидрогеназа, убихинон)
Комплекс III
(убихинол-цитохром С редуктаза)
Комплекс IV (цитохром С-оксидаза)
Кислород
Углекислый газ, вода
Слайд 70Организация дыхательной цепи. I – NADH-дегидрогеназа (убихинон); II – сукцинатдегидрогеназа;
III – убихинол-цитохром c-редуктаза; IV — цитохром c-оксидаза; V –
H -транспортирующая АТФ-синтаза (изображение: www.sciam.ru)
Слайд 72Запасы АТФ сохраняются на нормальном или около нормальном уровне
- это
компенсированная стадия биоэнергетической гипоксии
Слайд 733 стадия- истощения
Подавляется функция дыхательной цепи в области комплекса III
– это начало не компенсируемых изменений.
При снижении парциального давления кислорода
в 10 раз мобилизуется система анаэробного окисления.
Слайд 74Повышение гидролиза АТФ при гипоксии над ее продукцией приводит к
накоплению
АДФ, неорганического фосфата и водорода
Это усиливает гликолиз, креатин-киназные и
аденилат-киназные реакции
Слайд 75Гликолиз
Гликолиз (от греч. glycys – сладкий и lysis –
растворение, распад) – это последовательность ферментативных реакций, приводящих к превращению
глюкозы в пируват с одновременным образованием АТФ. При недостатке кислорода пируват восстанавливается в лактат
С6Н12О6 +2 АДФ
2 лактата +2 АТФ + 2 Н2О
Слайд 76Креатин-киназные реакции
В органах с высоким кислородным запросом (сердце, мозг, скелетная
мускулатура) синтез АТФ поддерживается с участием фосфокреатина, который находится на
внешней мембране митохондрий, откуда он поступает в миофибриллы или места ионных насосов, где происходит креатин-киназная реакция. Креатин возвращается в митохондрии и снова превращается в креатинфосфат
Слайд 77Митохондрия - фосфокреатин
Миофибриллы, ионные насосы
Фосфокреатин + АДФ + Н
АТФ + креатин
Слайд 78Аденилат-киназные реакции
АДФ + АДФ = АТФ + АМФ
Накопление АМФ приводит
к образованию аденозина – мощного вазодилятатора и источника свободных радикалов:
Аденозин
инозин
гипоксантин
мочевая к-та
ксантин
ксантиноксидаза
Генерация свободных радикалов
Слайд 79Энергодефицит приводит к накоплению свободного кальция в клетке. Избыток кальция
-
Угнетает функцию митохондрий, ингибирует ферменты гликолиза, активирует мембранные фосфолипазы
Разрушение мембран,
накопление свободных радикалов.
Слайд 80В это время частично сохраняется функция дыхательной цепи на уровне
комплекса III и последняя возможность образования АТФ за счет работы
цитохромоксидазы. Субстратом для этого комплекса является восстановленная форма цитохрома С. По мере истощения комплекса III цитохром С начинает покидать митохондрии.
Далее клетка идет на экстренные меры! Открывает ионные каналы для поддержания синтеза АТФ.
Слайд 81Далее происходит инверсия работы ионных каналов (клеточных и митохондриальных).
Натрий поступает
в клетку (митохондрии), за натрием поступает вода, формируется отек.
Слайд 82Активируется образование свободных радикалов, при снижении мембранного потенциала они задерживаются
в клетке
Деструкция и гибель клеток
терминальная стадия гипоксии.
Слайд 83Таким образом, в основе гипоксического повреждения клетки лежит
- клеточный ацидоз
-
истощение адениновых нуклеотидов
- увеличение внутриклеточного свободного кальция
- образование свободных радикалов
-
деградация мембранных фосфолипидов
Слайд 84Синдром ишемия-реперфузия
варианты реперфузии :
процесс полного или частичного восстановления кровотока в
ишемизированной зоне может происходить спонтанно или искусственным путем
Слайд 85Спонтанная реперфузия может развиваться вследствие лизиса, либо реканализации коронарного тромба,
прекращения спазма коронарной артерии, усиления коллатерального кровотока в участке ишемии
Слайд 86Искусственная реперфузия достигается с помощью внутрикоронарного или внутривенного введения тромболитических
агентов, а также хирургических методов (перкутанная транслюминальная коронарная ангиопластика (ПТКА),
аортокоронарное шунтирование и др.)
Слайд 87Однако, несмотря на дифференцированный механизм, возобновление кровотока в окклюзированной артерии
вызывает ряд процессов, объединенных в термин «реперфузионное повреждение», которые негативно
влияют на восстановление функции ишемизированного миокарда
Слайд 88Все эти положения справедливы и относительно других органов
( печени,
почек, кишечника, нервной ткани и .т.д.)
Слайд 89Пример осложнений при реперфузии миокарда
- реперфузионные аритмии
- феномен оглушения миокарда
повреждения сосудов микроциркуляторного
русла и отсутствие восстановления коронарного
кровотока
-
ускоренного развития некроза кардиомиоцитов,
функция которых была нарушена предшествующей
ишемией
Слайд 90Синдром ишемия-реперфузия
Ключевой механизм – повреждение свободными радикалами
Источники свободных радикалов:
- окисление
катехоламинов
- лейкоциты
- бионергетическая гипоксия. Источники радикалов: митохондрии, избыток электронов, ксантиноксидаза,
накопление свободного кальция, активация фосфолипаз
Слайд 91Истощение антиоксидантной защиты –
ферментативной и неферментативных ингибиторов АКМ: токоферола, аскорбата
и других
Появление металлов переменной валентности
Избыток кислорода при реперфузии
Слайд 92Если человек жаждет чуда, сделай для него это чудо! Новая
душа будет у него и новая у тебя…капитан Грей. "Алые
Паруса"
Там, где сбываются мечты...,
Слайд 93Раздумье
Художники Елена и Михаил Иваненко
