Молекулярные и физиологические механизмы развития гипоксии при бронхиальной астме

Размещено на http://www.allbest.ru/

Молекулярные и физиологические механизмы развития гипоксии при бронхиальной астме



Содержание

Введение

1. Аспекты молекулярных и физиологических механизмов развития гипоксии при бронхиальной астме

1.1 Современные представления об этиологии и патогенезе бронхиальной астмы

1.2 Основные механизмы развития гипоксии

1.3 Типы гипоксии и гипоксия при бронхиальной астме

2. Материалы и методы исследования

2.1 Материалы исследования

2.2 Методы исследования

2.3 Определение газового состава артериальной крови

2.4 Исследование крови с подсчетом лейкоцитарной формулы на гематологическом анализаторе

2.5 Исследование функции внешнего дыхания (ФВД) методом спирометрии

3. Результаты и их обсуждение

3.1 Результаты исследования

3.2 Обсуждение результатов исследования

Заключение

Выводы

Список литературы



Введение

По данным ряда исследователей, распространенность бронхиальной астмой во всем мире неуклонно растет: в США составляет 4,1-6,7%, Великобритании - 3- 7%, Австралии и Новой Зеландии - 10-12%, России - 6-9%. В Кабардино-Балкарии распространенность бронхиальной астмы составляет 67% и отмечается дальнейший рост заболеваемости. Увеличилась распространенность бронхиальной астмы среди детей (9,1-12,5%) и лиц молодого возраста (7-8%), что указывает на сохраняющуюся тенденцию роста частоты этого заболевания. Бронхиальная астма нередко является причиной инвалидизации детей, часто продолжается в зрелом возрасте и приводит к ухудшению качества жизни больных и развитию серьезных осложнений. Бронхиальная астма, как причина смерти, занимает одно из первых мест во многих странах. В Великобритании смертность от бронхиальной астмы в последние годы составляет 10,5 на 1 миллион населения, в Новой Зеландии - 8,1 на 100000 населения, в США - 9,4 на 100000 населения, в России - 8,4 на 100000 населения. (Чучалин и др, 2009)

Исследования, посвященные изучению бронхиальной астмы, обычно ограничиваются описанием бронхиальной проходимости, артериальной гипоксемией и гиперкапнией. Меньшее внимание в литературе уделяется исследованию основных звеньев функциональной системы дыхания, кислородного режима организма, прооксидантной и антиоксидантной систем, биоэлектрических потенциалов головного мозга и электрофизиологических свойств миокарда при бронхиальной астме. Весьма противоречивы имеющиеся данные об изменениях иммунологического статуса при бронхиальной астме (Гитун, 2010)

Гипоксия является почти универсальным механизмом действия различных патогенных факторов, играющих в той или иной мере важную роль практически при всех болезнях человека, в том числе и при бронхиальной астме. Для адекватного энергообеспечения процессов жизнедеятельности необходимо, чтобы для каждой структуры эффективность биологического окисления соответствовала уровню ее функциональной активности. Знания о механизмах развития гипоксических состояний, а также адаптации к ним организма существенно расширились и углубились, появились новые теоретические подходы и методы изучения гипоксии на разных уровнях жизнедеятельности - молекулярном, субклеточном, клеточном, тканевом, органном, системном. (Ельский и др., 2009)

Поэтому изучение молекулярных и физиологических механизмов развития гипоксии при бронхиальной астме в связи с ее высокой распространенностью во всем мире является одной из важнейших проблем современной пульмонологии как в медицинском, так и социально-экономическом аспекте. Это и определяет актуальность работы.

Цель работы: изучение молекулярных и физиологических механизмов развития гипоксии при бронхиальной астме.

Для достижения поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить научную и научно-методическую литературу по проблеме исследования.

2. Описать основные молекулярные и физиологические механизмы развития гипоксии при бронхиальной астме.

3. Проанализировать патофизиологические механизмы развития гипоксии в газовом составе артериальной крови при бронхиальной астме.

4. Выявить нарушения функции дыхательной системы и развитие гипоксии при данном заболевании.

Объект исследования: гипоксия при бронхиальной астме.

Предмет исследования: молекулярные и физиологические механизмы развития гипоксии при бронхиальной астме.

Работа выполнена на базе клинико-диагностической лаборатории Государственного бюджетного учреждения здравоохранения г. Москвы Городской клинической больнице № 13.

1. Аспекты молекулярных и физиологических механизмов развития гипоксии при бронхиальной астме

гипоксия бронхиальный астма кровь

1.1 Современные представления об этиологии и патогенезе бронхиальной астмы

Бронхиальная астма представляет собой заболевание аллергической природы, проявляющееся приступами одышки экспираторного типа. Одышка возникает вследствие диффузного нарушения проходимости бронхов (спазм мелких бронхов, сопровождающийся отеком слизистой оболочки с выделением в просвет бронхов густого вязкого секрета) (Бэрнс, 2008).

Заболевание бронхиальной астмой возможно в любом возрасте, часто возникает у детей до 10 лет и в возрасте 20--40 лет. Мужчины страдают, по- видимому, несколько чаще.

Этиология и патогенез бронхиальной астмы сложны и недостаточно изучены. Являясь по своей сущности аллергическим заболеванием, она развивается в результате повышенной чувствительности (или сенсибилизации) организма к различным аллергенам. Аллергены могут поступать в организм из внешней среды (экзо-, или гетероаллергены) и возникать в самом организме"(эн-до-, или аутоаллергены) (Коваленко, 2012).

В первой группе аллергенов различают инфекционные и неинфекционные. К последним относятся аллергены: а) растительного происхождения (пыльцевые), чаше всего поступающие через дыхательные пути (заболевания, обусловленные сенсибилизацией пыльной, называются поллинозами; протекают в виде сенной лихорадки); б) промышленного происхождения (пестициды, полимеры, хлопковая и шерстяная пыль и др.); в) бытовые (комнатная пыль); г) животного происхождения (шерсть собак, кошек, пух птиц); аллергенными свойствами обладают также некоторые насекомые (бабочки, жуки, клещи, клопы, тараканы, мухи, их личинки и куколки); д) пищевые (рыба, раки, яйца, молоко, шоколад, лук и др.); е) лекарственные (антибиотики, сульфаниламидные препараты, новокаин и др.). Антибиотики могут выступать в роли аллергенов не только при применении их с лечебной целью, но и при контакте с ними в процессе производства или при проведении инъекций (у медицинских сестер). Неинфекционные аллергены могут проникать в организм различивши путями: ингаляционным (пыль, продукты химического производства, частицы тел насекомых и т. д.), энтеральным (лекарственные вещества, пищевые продукты), парентеральным (сыворотки, вакцины, лекарственные средства).

Инфекционными аллергенами могут быть бактерии, вирусы, грибы (плесень), гельминты, простейшие (Бэринс, 2008).

Роль аутоаллергенов при бронхиальной астме еще мало изучена. По- видимому, аутоаллергены могут возникать при инфекционно-воспалительных процессах в бронхах и легких как продукты денатурации тканевых белков под влиянием бактерий и вирусов. Следует учитывать возможность возникновения аутоаллергенов при внелегочных воспалительных процессах, прежде всего при очаговых инфекциях (холецистите, тонзиллите, воспалении околоносовых пазух и др.), а также при неинфекционных процессах (ожогах, отморожениях и др.).

Возможна сенсибилизация и несколькими аллергенами, а разрешающим фактором может быть другой аллерген (парааллерген). Таким образом, при бронхиальной астме могут наблюдаться различные типы аллергических реакций (аллергия, парааллергия, аутоаллергия).

При всем разнообразии этиологических факторов особое значение в развитии бронхиальной астмы имеет инфекционное начало и прежде всего сенсибилизирующее влияние острых и хронических воспалительных процессов в дыхательных путях, играющих основную роль как в развитии бронхиальной астмы, так и в обострении ее. По данным П. К. Булатова, инфекция, локализующаяся в бронхах и легких, в 98 % случаев предшествует первому приступу бронхиальной астмы. Наиболее важное значение следует придавать острому и хроническому бронхиту, острым респираторным заболеваниям, пневмонии, Необходимо учитывать роль других инфекционных процессов, в частности туберкулеза (на что указывал Ф. Г. Яновский), а также аутоиммунных нарушений.

Полагают, что перечисленные выше факторы действуют лишь в условиях наследственной предрасположенности к аллергическим заболеваниям, при изменении эндокринного фона (на это указывают случаи приступов бронхиальной астмы, возникающих в период менструации, при базедовой болезни), после перенесенного нервно-психического потрясения, при изменении метеорологических условий и т. д.(Баур,2010)

В последнее время большое внимание уделяется патохимическим механизмам аллергического процесса при бронхиальной астме. Так, реакция антиген -- антитело сопровождается повреждением тканевых базофилов, в результате чего освобождаются различные биологически активные вещества, в частности медленно действующие вещества анафилаксии (SRS -- А) или медленно реагирующая субстанция (МРС). Последняя и обусловливает спазм неисчерченной мышечной ткани бронхов, отек слизистой оболочки и повышение секреции желез слизистой оболочки бронхов -- дискринию. В патогенезе инфекционно- аллергической формы бронхиальной астмы имеет значение, по-видимому, не только выработка антител, но и образование сенсибилизированных лимфоцитов к антителам бактерий-возбудителей и пораженных тканей.

В последнее время появились данные о роли в патогенезе некоторых форм бронхиальной астмы неиммунных механизмов, при этом предполагается, что заболевание возникает вследствие воздействия аллергена непосредственно на различные ферментные системы тканей-мишеней. Определенное значение имеют также наследственные факторы: частичная блокада (З-адренергических рецепторов, недостаточность коркового вещества надпочечников.



Таблица 1

Клинико-патогенетическая классификация форм и стадий бронхиальной астмы (Адо, Булатов 2006)

Стадии	Формы	Примечания
	Ифекционно- аллергическая	Неинфекционно- аллергическая (атопическая)
Предасматичес	Вазомоторные растройства слизистой
кое состояние	оболочки дыхательных путей, острый и
(предастма)	хронический бронхит, острая и хроническая
I стадия -	пневмония с элементами бронхоспазма и
приступы	явлениями аллергии
бронхиальной	Хронический бронхит	Частые спонтанные	Во время
астмы	и хроническая		ремиссии
	пневмония I- II		различие по
			формам и
			стадиям
Течение:	Частые спонтанные	ремиссии	стирается
	ремиссии
1.Легкое
2.Средней		Ремиссии редки
тяжести	Ремиссии редки
3.Тяжелое		Ремиссии редки
(часто	Ремиссии редки
асматическое
состояние)
II стадия - затяжные приступы бронхиальной астмы	Недостаточность легких и сердца. Хроническая пневмония III стадии. Ремиссии очень редки. Болезнь неуклонно прогрессирует	Бронх ита и пневмонии быть не может

Патоморфология. У лиц, умерших вследствие асфиксии, обнаруживается вздутие легких. В бронхах -- тягучее стекловидное содержимое, образующее как бы слепки бронхов. В нем имеется большое количество эозинофильных гранулоцитов, лимфоцитов, а также спирали Куршманнг, кристаллы Шарко -- Лейдена (Адо, 2006). Отмечается эозинофильная инфильтрация стенок бронхов, утолщение базальной мембраны их слизистой оболочки, гипертрофия мышечных волокон. В связи с тем что смерть при бронхиальной астме наступает в результате различных осложнений или сопутствующих заболеваний (пневмонии, эмфиземы легких, пневмосклероза, бронхоэктазов, изменений в сердце, застойных явлений и т. д.), на вскрытии находят соответствующие изменения.

Клиника. Клинические проявления и течение бронхиальной астмы отличаются многообразием, что вызывает необходимость ее классификации. В таб. 1 представлена классификация, предложенная А.Д. Адо и П.К- Булатовым (2006).

Согласно этой классификации выделяют две основные формы бронхиальной астмы (Цой, Архипов, 2007): инфекционно-аллергическую и неинфекционно- аллергическую (атопическую). Первая форма (наиболее распространенная) связана с сенсибилизацией организма к бактериальным аллергенам, в том числе к аллергенам условно-патогенных микроорганизмов, находящихся в дыхательных путях, а также в очагах инфекции. Поэтому развитие ее чаше всего обусловлено наличием хронических воспалительных процессов в полости носа, околоносовых пазухах, носоглотке, бронхах и легких; важное значение имеют острые инфекционные (в том числе вирусные) заболевания (пневмония, грипп и др.). Полагают, что в основе этой формы бронхиальной астмы лежит аллергия замедленного типа. Атоническая форма наблюдается у лиц с повышенной чувствительностью к аллергенам неинфекционного происхождения, а также с наследственной предрасположенностью к аллергическим заболеваниям. При небактериальной сенсибилизации наблюдается преимущественно аллергия немедленного типа, Помимо клинических форм различают стадии бронхиальной астмы, которые отражают ее клиническое течение.

Предастматические состояния: вазомоторные расстройства в слизистой оболочке дыхательных путей, острый и хронический бронхит, острая и хроническая пневмония с элементами бронхоспазма и клиническими проявлениями аллергии (эозинофилией, положительными результатами кожных тестов с экстрактами аллергенов и т. д.). Выраженных приступов удушья еще нет. Однако уже в этом периоде, особенно при инфекционно-аллергической форме бронхиальной астмы, у больных может появляться затрудненное, свистящее дыхание при физической нагрузке и горизонтальном положении, приступообразный лающий, коклюшеподобный кашель со скудной стекловидной мокротой, особенно в ночное время (Немировская,2006).

По мере развития заболевания (как инфекционной, так и неинфекционной этиологии) появляются приступы удушья.

В I стадии течение может быть легким, средней тяжести и тяжелым. Постепенно состояние ухудшается, ремиссии становятся более редкими, приступы -- затяжными. При инфекционной форме бронхиальной астмы часто диагностируется хронический бронхит. Во II стадии заболевание приобретает прогрессирующий характер. Ремиссии очень редки. Наблюдаются все более затяжные астматические состояния. В дальнейшем развивается деструкция слизистой оболочки бронхов с вовлечением интерстициальной ткани легких, развитием хронической эмфиземы, хронического слипчивого плеврита с сопутствующими изменениями в бронхолегочных лимфатических узлах. Обычно отмечается выраженная недостаточность легких и сердца.

Основным клиническим проявлением заболевания являются приступы удушья (Цой, Архипов, 2007). Чаще всего они возникают ночью. Блестящее описание бронхиальной астмы дано С. П. Боткиным в клинической лекции. Типичный приступ чаще всего начинается ощущением заложенности в носу, кашлем, стесненным дыханием. Вдох и особенно выдох все более затрудняются. Наблюдается напряжение мышц брюшного пресса, лестничных, грудино- ключично-сосцевидных, грудных. Дыхание становится шумным и сопровождается дистанционными хрипами жужжащего и свистящего характера. Больной принимает вынужденное положение (сидит, опираясь на руки), при этом фиксируется плечевой пояс: плечи приподняты и сдвинуты вперед, голова как бы втянута в плечи, грудная клетка находится в инспираторном состоянии, подвижность ее резко ограничена. Дыхание затруднено и углублено, но не учащено, а нередко даже замедлено (10--12 в 1 мин). Часто отмечается цианоз губ, щек, кончика носа; синюшность может приобретать лиловатый и даже черноватый оттенок.

При обследовании легких нередко определяется перкуторный звук с тимпаническим оттенком. Аускультативные данные свидетельствуют о неравномерности вентиляции -- выявляются участки резко ослабленного и жесткого дыхания. Выслушиваются сухие свистящие и жужжащие хрипы. При покашливании, а также во время длительного приступа характер этих данных может изменяться.

При тяжелых, часто повторяющихся приступах бронхиальной астмы, особенно во время астматического состояния, может наблюдаться повышение артериального давления.

Продолжительность приступа различна. Приступ может закончиться быстрым отхождением вязкой слизистой мокроты серого цвета и восстановлением нормальной частоты дыхания, однако у ряда больных наблюдается более медленное (в течение нескольких часов) уменьшение и исчезновение одышки.

Иногда развивается астматическое состояние, при котором приступ не проходит в течение многих часов, дней и даже недель, либо после короткого перерыва начинается новый приступ. Астматическое состояние представляет собой наиболее тяжелое течение бронхиальной астмы, которое следует рассматривать как проявление тяжелой асфиксии, связанной с диффузным нарушением проходимости бронхов. При этом может наблюдаться обтурация бронхов вязкой слизью вплоть до развития синдрома «немого легкого». Вследствие длительного нарушения альвеолярной вентиляции возникает прогрессирующая гипоксия, гиперкапния и респираторный ацидоз, что может вызвать развитие ацидотической комы; возможны легочная гипертензия и синдром острого легочного сердца. В этом состоянии спазмон симпатолитические средства нередко малоэффективны. Астматическое состояние может привести к смерти. В настоящее время в патогенезе астматического состояния придают значение блокаде р2- адренергических рецепторов, развивающейся в связи с частыми обострениями заболевания, наличием воспалительных процессов в органах дыхания и, повидимому, в результате применения адреномиметиков с лечебной целью. Полагают, что при превращении адреномиметиков в организме происходит накопление промежуточных продуктов, которые не стимулируют, а блокируют р2- адренергиче-ские рецепторы (Позхаров, 2011).

Течение бронхиальной астмы разнообразно. Частота приступов и их тяжесть могут быть различными. Во время приступа, особенно затяжного, состояние тяжелое. Между приступами состояние относительно благоприятное (если нет заболеваний бронхов и легких) (Бэрнс, 2008).

Наблюдения последних лет свидетельствуют о более тяжелом течении аллергических заболеваний вообще и в частности бронхиальной астмы, которая может приобретать прогрессирующий характер (более частые и интенсивные приступы с развитием астматического состояния и нарастающей гипоксии). В некоторых случаях это приводит к смерти. Редко смерть наступает при клинических явлениях, напоминающих анафилактический шок. Особенности течения бронхиальной астмы определяют прогноз, а также трудоустройство больных.

В связи с особенностями патогенетических факторов, принимающих участие в развитии бронхиальной астмы, целесообразно выделять клинические варианты этого заболевания, что имеет значение и при проведении лечебных мероприятий.(Борухов,2013)

Дисгорлюнальный вариант может быть обусловлен либо гликокортикоидной недостаточностью, либо влиянием женских половых гормонов. В первом случае обнаруживается стероидная зависимость, при которой попытка отмены или уменьшения суточной дозы гликокортикостероидов приводит к ухудшению состояния и нарастанию симптомов обструкции бронхов. При нервно-психическом варианте бронхиальной астмы в возникновении приступов играют роль психическая травма, неблагоприятные жизненные ситуации, истощающее нервное напряжение, сексуальные расстройства. При этом следует придавать значение травмам головного мозга, гипоталамическим нарушениям. Возможен условно- рефлекторный генез приступов.

Адренодефицитный вариант обусловлен врожденной или приобретенной блокадой в-гадренорецепторов. Существенно; значение при этом имеют чрезмерное применение адрекомиметических средств, вирусные инфекции, длительное с частыми обострениями течение астмы, гипоксия, ацидоз, эндогенная гиперкатехоламинемия, связанная с различными стрессовыми ситуациями. Для этого варианта характерна связь приступов удушья с неблагоприятными метеорологическими факторами холод, ветер, перемена погоды), чрезмерным физическим напряжением, воздействием резких запахов.

Различают также ваготонический вариант заболевания, который характеризуется выделением значительного количества мокроты (бронхорея), одышкой, усиливающейся в ночное время и в положении лежа, нечетко выраженной картиной приступов, низкой активностью сывороточной холинэстеразы. Этот вариант встречается преимущественно у лиц пожилого возраста, положительный эффект при нем оказывают антихолинергические препараты (атропин) (Шпектор, 2007).

В свое время была описана так называемая «аспириновая астма», которая характеризуется триадой симптомов; бронхоспазм, рецидивирующий полипоз носа, непереносимость нестероидных противовоспалительных препаратов.

Диагноз и дифференциальный диагноз. Диагноз бронхиальной астмы ставят на основании характерных приступов удушья, сопровождающихся затрудненным выдохом, сухими свистящими хрипами я выделением характерной мокроты, содержащей эозинофильные гранулоциты, спирали Куршманна и кристаллы Шарко -- Лейдена, а также эозинофилией.

Однако трудности могут возникнуть при клинической интерпретации начальных признаков заболевания. Первым его проявлением в ряде случаев может быть приступ. Но часто развитию типичных приступов бронхиальной астмы предшествуют нерезко выраженные клинические проявления, иногда в виде пароксизмов кашля. О заболевании свидетельствует эозинофилия в крови и наличие эозинофильных гранулоцитов в мокроте.

При распознавании бронхиальной астмы необходимо прежде всего установить ее клиническую форму (атопическая или инфекционно-аллергическая), что имеет существенное значение для оценки клинического течения заболевания.

При проведении дифференциальной диагностики необходимо учитывать ряд заболеваний, осложняющихся развитием так называемого бронхообструктивного синдрома, который проявляется приступами одышки, удушливым кашлем и хрипами, нередко слышимыми на расстоянии.

В основе этих явлений лежат различные формы нарушения бронхиальной проходимости: воспалительный отек бронхов, задержка патологического содержимого в просвете их, повышенная продукция бронхиального секрета, нарушение тонуса стенки трахеи и бронхов, бронхоспазм в результате застоя в сосудах малого круга кровообращения либо как проявление аллергической реакции, нарушение топографии бронхов (Намазова и др., 2006).

1.2 Основные механизмы развития гипоксии

Гипоксия гр. hypo -- под, приставка, указывающая на снижение, уменьшение, и лат. oxy [genium] -- кислород) -- патологический процесс, возникающий при недостаточном поступлении (снабжении) кислорода в организм или отдельные органы и ткани организма или нарушении его усвоения в процессе биологического окисления (Ван Лир, Стикней, 2010). В судебной медицине употребляется для обозначение нарушения различных видов внешнего дыхания (выделяют: странгуляционную гипоксию -- сдавление шеи; компрессионную гипоксию -- сдавление грудной клетки и живота; обтурационную гипоксию -- закрытие дыхательных отверстий и дыхательных путей; пребывание в ограниченном замкнутом пространстве). В зависимости от причин по темпу развития гипоксии различают: молниеносную форму, развивающуюся в течение нескольких десятков секунд, острую форму -- несколько минут или десятков минут, подострую форму -- несколько часов или десятков часов, хроническую форму -- неделями, месяцами и даже годами.

В механизме развития гипоксии при бронхиальной астме Миррахимов и соавторы (2008) выделяют 3 этапа:

1. Сужение бронхов сочетается с увеличением секреции в бронхиальном дереве, кашлем, нехваткой воздуха.

2. Спазм гладкой мускулатуры бронхов - этот механизм ответственен за быстрые изменения калибра бронхов, а также с ним связана и спонтанная бронхиальная обструкция различной степени тяжести.

3. Закупорка бронха - аномальное выделение вязкой и густой мокроты, которая скапливается в просвете бронха, вызывая его закупорку.

В развитии гипоксии можно условно выделить две стадии (Гречко, 2009). Первоначально, благодаря компенсаторно-приспособительным реакциям организм способен поддерживать нормальное снабжение тканей кислородом. При истощении приспособительных механизмов развивается стадия декомпенсации, или собственно кислородное голодание клеток. Срочный этап адаптации начинается сразу же при возникновении гипоксии. Этот начальный этап экстренной адаптации сопряжен преимущественно с активацией систем транспорта кислорода. За счет углубления и учащения дыхания, расширения бронхов (вследствие увеличения симпатической активности) нарастает альвеолярная вентиляция. Увеличивается кислородная емкость крови вследствие усиленного вымывания эритроцитов из костного мозга, выброса депонированной крови, изменения сродства гемоглобина к кислороду. Гипоксия вызывает расширение мелких артерий и артериол практически во всех сосудистых бассейнах, за исключением малого круга кровообращения. Увеличение осмолярности крови, содержания в ней продуктов распада АТФ, молочной кислоты также вызывает расслабление гладкомышечных клеток сосудистых стенок и вазодилатацию. Система кровообращения при гипоксии переходит на гиперкинетический тип циркуляции: возрастают ударный объем сердца и частота сердечных сокращений, увеличиваются объем циркулирующей крови и венозный возврат, наблюдается феномен централизации кровообращения, который про- является в преимущественном кровоснабжении жизненно важных органов -- сердца, головного мозга, легких -- за счет уменьшения кровоснабжения кожи, скелетных мышц, желудочно-кишечного тракта. Гипоксия является мощным стрессорным фактором, который вызывает активацию гипоталамо-гипофизарно- надпочечниковой системы и увеличивает выброс глюкокортикостероидов, повышающих стабильность клеточных мембран, в том числе мембран лизосом. Активация симпатико-адреналовой системы, гликогенолиза, глюконеогенеза, гликолиза также весьма характерны для периода срочной адаптации к гипоксии. Аварийная интенсификация внешнего дыхания и системы кровооб- ращения не может обеспечить стойкого и длительного приспособления к гипоксии, так как требует для своего осуществления повышенного потребления кислорода. Хорошо известен гипоксический парадокс, который состоит в том, что в период экстренной адаптации к экзогенной гипоксии потребление кислорода организмом не только не снижается, но даже, наоборот, возрастает. При многократно повторяющихся реализациях срочной программы адаптации к гипоксии умеренной интенсивности формируется качественно иной тип приспособления к дефициту кислорода -- долговременная адаптация (Миррахимов и др., 2008)

Долговременный этап адаптации характеризуется увеличением синтеза структурных белков в системах, ответственных за транспорт кислорода. В сердце, мозге, легких, дыхательных мышцах происходит новообразование капилляров, увеличиваются масса дыхательных мышц, количество легочных альвеол. Гиперплазия костного мозга приводит к увеличению гематокритного числа содержания гемоглобина в крови. Умеренная гипоксия ведет к активации генетического аппарата клетки, увеличению биогенеза митохондрий и других клеточных структур. При разных видах гипоксии эффективность описанных компенсаторно-приспособительных реакций различна. Так, при респираторной и циркуляторной гипоксии ограничены возможности адаптивных реакций в си- стемах внешнего дыхания и кровообращения. При первично-тканевой гипоксии неэффективны компенсаторно-приспособительные реакции в системе транспорта кислорода. При бронхиальной астме ухудшается состояние основных звеньев функциональной системы дыхания, кислородного режима организма, повышается интенсивность перекисного окисления липидов и снижается активность антиоксидантной системы, уменьшается скорость транспорта кислорода артериальной кровью и его потребление, приводящие к преобладанию суммарной медленно волновой активности (дельта-ритм и тета-ритм) на электроэнцефалограмме и свидетельствующие о наличии тканевой гипоксии при бронхиальной астме средней степени тяжести. Обнаруженные изменения конденсата выдыхаемого воздуха: уменьшение объема экспирата, увеличение его поверхностного натяжения, содержания в нем общих белков и липидов, повышение активности лактатдегидрогеназы и смещение рН конденсата в кислую сторону -имеют важное диагностическое значение для определения степени тяжести заболевания и свидетельствуют о наличии вторичной тканевой гипоксии у больных бронхиальной астмой средней степени тяжести. Патофизиологическими механизмами эффективности интервальной гипоксической тренировки в лечении больных бронхиальной астмой являются механизмы адаптации к сниженному парциальному давлению кислорода во вдыхаемом воздухе, нормализация состояния ФСД и кислородного режима организма, что приводит к улучшению иммунологического статуса, уменьшению интенсивности перекисного окисления липидов и активации антиоксидантной системы (Миррахимов и др., 2008).

Энтеральная оксигенотерапия улучшает кислородтранспортную функцию крови, в результате чего нормализуется кислородный режим организма, биоэлектрические потенциалы головного мозга, электрофизиологические свойства миокарда и иммунологический статус у больных бронхиальной астмой. В результате комбинированного применения ИГТ и энтеральной оксигенотерапии улучшается бронхиальная проходимость, скорость транспорта кислорода на всех этапах, скорость и интенсивность потребления кислорода, повышается экономичность дыхания и кровообращения, что приводит к увеличению суммарной быстро волновой активности и снижению медленно волновой активности на ЭЭГ и свидетельствует об уменьшении гипоксии при бронхиальной астме средней степени тяжести. Комбинированное применение гипокситерапии в процессе ИГТ и энтеральной оксигенотерапии способствует нормализации гуморального и клеточного звеньев иммунитета при бронхиальной астме. Комбинированный метод с интервальной гипоксической тренировкой и энтеральной оксигенотерапией приводит к уменьшению интенсивности процессов перекисного окисления липидов, о чем свидетельствует снижение концентрации малонового диальдегида в крови и повышение активности ферментов антиоксидантной системы: супероксиддисмутазы и глютатионпероксидазы, что обусловливает уменьшение накопления продуктов перекисного окисления липидов в бронхиальном дереве, усиление защиты мембран от повреждающего действия активных форм кислорода (Долгих, 2013).



1.3 Типы гипоксии и гипоксия при бронхиальной астме

В зависимости от причин возникновения и механизмов развития выделяются следующие семь типов гипоксии (Колчинская, 2009):

• экзогенная;

• респираторная;

• циркуляторная;

• гемическая;

• первично-тканевая;

• гипоксия нагрузки;

• гипоксия смешанной этиологии.

Проявления гипоксии существенно зависят от индивидуальной реактивности организма, степени, скорости развития и продолжительности гипоксического состояния, а также от его этиологии ( Серебровская, 2011).

Экзогенная гипоксия возникает вследствие уменьшения содержания кислорода во вдыхаемом воздухе. Выделяют две формы экзогенной гипоксии: нормобарическую и гипобарическую. Нормобарическая гипоксия возникает в тех случаях, когда при нормальном атмосферном давлении содержание кислорода во вдыхаемом воздухе падает. Уменьшение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе ведет к недостаточному насыщению гемоглобина кислородом, артериальная гипоксемия часто усугубляется гиперкапнией.



Таблица 2

Показатели кислотно-щелочного равновесия в венозной крови больных с бронхиальной астмой среднего и тяжелого течения

Таблица 3

Показатели оксигенации гемоглобина артериальной крови у пациентов с бронхиальной астмой

Таблица 4

Показатели вентиляционной функции легких у пациентов с бронхиальной астмой средней степени тяжести (в % от должного)



Таблица 5

Показатели вентиляционной функции легких у пациентов с бронхиальной астмой тяжелой степени тяжести (в % от должного)

Гипобарическая гипоксия развивается при снижении атмосферного давления. Наиболее часто она наблюдается во время высокогорных восхождений. Ведущим патогенетическим фактором ее возникновения также является гипоксемия, но в отличие от нормобарической гипоксии дополнительным отрицательным фактором служит гипокапния. Гипокапния и газовый алкалоз формируются за счет хеморефлекторной, компенсаторной гипервентиляции легких, избыточного выведения углекислого газа. Снижению парциального напряжения углекислого газа в крови легочных капилляров частично препятствует эффект Халдейна (Колчинская, 2009): снижение парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе уменьшает интенсивность выведения С02. Однако более мощные контуры регуляции связаны с влиянием С02 на дыхательный центр продолговатого мозга. Известно, что С02 легко диффундирует через гематоэнцефалический барьер и, попадая в ликвор, образует угольную кислоту, которая диссоциирует на Н+ и НСО3-. Локальное содержание количества протонов воспринимается хеморецепторами вентральной поверхности продолговатого мозга и в конечном итоге влияет на деятельность дыхательного центра. Увеличение содержания С02 в крови и соответственно снижение рН цереброспинальной жидкости стимулируют дыхание; гипокапния и уменьшение содержания протонов в цереброспинальной жидкости, напротив, угнетают дыхательный центр. В равнинных условиях снижение парциального напряжения углекислого газа в крови на 4--5 мм рт.ст. приводит к существенному уменьшению легочной вентиляции. Однако при гипоксемии резко повышается чувствительность дыхательного центра к рС02 в крови, поэтому при подъеме в горы гипервентиляция сохраняется даже в случае значительного снижения содержания С02 в крови. Гипокапния и увеличение рН крови, согласно закономерности, открытой Бором, повышают сродство гемоглобина к кислороду, причем кривая насыщения гемоглобина кислородом смещается влево (рис. 1).

Рис. 1 Кривые насыщения гемоглобина кислородом А -- экзогенная гипобарическая гипоксия; Б -- артериальная гипоксемия, вызванная экзогенной или респираторной гипоксией; В -- циркуляторная гипоксия; Г -- гемическая гипоксия; Д -- первично-тканевая гипоксия; Р02 -- напряжение кислорода; а -- артериальная кровь; в -- смешанная венозная кровь. Смещению кривой диссоциации оксигемоглобина влево при гипобарической гипоксии противостоит возрастание содержания 2,3-дифосфоглицерата в эритроцитах, уменьшающего сродство гемоглобина к кислороду (рис. 1 А) (Лукьянова, 2010)

Тяжелая гипоксемия и гипокапния, возникающие при подъеме нетренированных людей на большие высоты, могут приводить к развитию у них горной болезни. Возникновение горной болезни зависит от ряда условий: климатических особенностей высокогорья (влажность воздуха, перепад дневных и ночных температур, величина снежного покрова и т.д.), скорости восхождения и особенностей индивидуальной устойчивости к недостатку кислорода. У малотренированных людей астенического типа первые признаки этого заболевания могут наблюдаться уже на высоте около 2000 м, а на высоте более 4500 м над уровнем моря горная болезнь развивается у подавляющего большинства людей. На высоте 2000 м насыщение гемоглобина кислородом равно 92 %, на высотах 4500 5500 м уменьшается до 70--75 %. Зависимость насыщения гемоглобина кислородом от его парциального напряжения в крови носит Э-образный характер (рис.

1). Поэтому снижение парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе от нормальных значений 100 мм рт.ст. (на уровне моря) до 75 мм рт.ст. (на высоте 2000 м) приводит к снижению насыщения гемоглобина кислородом всего на 4 %. Только на высотах свыше 4500--5500 м гипоксемия приобретает угрожающий, декомпенсированный характер.

Возможны серьезные осложнения горной болезни, представляющие угрозу для жизни, -- отек мозга и высотный отек легких (Газенко,2007). Последний формируется в основном вследствие увеличения гидростатического давления в капиллярах малого круга кровообращения. Дефицит кислорода вызывает сужение легочных сосудов, развивается гипертензия легочного круга кровообращения и как следствие увеличивается фильтрация жидкости из капилляров в интерстиции. Респираторная гипоксия возникает вследствие нарушения функций внешнего дыхания. Она формируется при недостаточности альвеолярной вентиляции, нарушениях диффузионной способности легких, изменениях вентилляционно- перфузионных отношений.

Скорость диффузии кислорода из альвеол в легочные капилляры определяется следующим соотношением (Лукьянова,2010):

* = к(РгР2)Э/с1,

где О -- количество диффундирующего газа в единицу времени; Р1 -- парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе; Р2 -- парциальное напряжение кислорода в венозной крови; Э -- площадь диффузионной поверхности; с1 -- толщина аэрогематического барьера; к -- константа, учитывающая растворимость кислорода в воде и его молекулярную массу. Очевидно, что диффузия кислорода снижается при уменьшении Р15 Б и при возрастании с1.

Альвеолярнаягиповентиляция наблюдается при рестриктивных и обструктивных формах нарушения дыхания, центральных расстройствах дыхательного ритма. Рестриктивные заболевания легких сопряжены с ограничением их подвижности, способности расправляться при вдохе и могут возникать при врожденных и приобретенных аномалиях строения грудной клетки, миодистрофиях и воспалительных процессах в дыхательных мышцах, нарушениях нервно-мышечной передачи различного генеза. Нейрогенные миопатии могут быть связаны с дегенерацией мотонейронов (боковой амиотрофический склероз), их вирусной инфекцией и воспалением (полиомиелит), токсикозом (столбняк, ботулизм) (Лукьянова, 2010).

Рестриктивные расстройства дыхания и респираторная гипоксия возникают при первичном и травматическом пневмотораксе, ожирении. При ожирении податливость грудной клетки, жизненная емкость легких и резервный объем выдоха уменьшаются, альвеолярная гиповентиляция ведет к тяжелой гипоксемии, полицитемии и легочной гипертензии. Обструктивные нарушения альвеолярной вентиляции обусловлены возрастанием сопротивления воздухоносных путей потоку воздуха. Они отмечаются при хроническом бронхите, эмфиземе легких, бронхиальной астме, муковисцидозе. Расстройства дыхательного ритма возникают при прямом воздействии токсичных веществ на нейроны дыхательного центра, например при диабетической и печеночной коме. Нарушения кровоснабжения мозга при ишемических и геморрагических инсультах, шоковых состояниях, возрастании давления цереброспинальной жидкости часто приводят к грубым нарушениям дыхательного ритма и развитию альвеолярной гиповентиляции. При респираторной гипоксии артериальной гипоксемии в большинстве случаев сопутствует гиперкапния, содержание кислорода уменьшается как в артериальной, так и в венозной крови (рис. 1 Б). Циркуляторная гипоксия развивается при нарушении в системе кровообращения, что приводит к недостаточному крово- и кислородоснабжению органов и тканей. В соответствии с законом Дарси объемный кровоток через орган определяется разностью давления между артериальными и венозными концами сосудов (прямая зависимость) и гидравлическим сопротивлением системы кровеносных сосудов (обратная зависимость). Снижение системного артериального давления приводит к уменьшению кровоснабжения большинства органов -- развивается общая циркуляторная гипоксия. При возрастании гидравлического сопротивления системы кровеносных сосудов какого-либо органа циркуляторная гипоксия носит местный характер. Общая циркуляторная гипоксия может возникать как вследствие уменьшения производительности сердца (например, при кардиомиопатиях разного генеза), так и в связи с первичным снижением тонуса резистивных сосудов (например, при ортостатическом или панкреатическом коллапсе). Рассматриваемый тип гипоксии занимает центральное место в патогенезе таких экстремальных состояний, как кома и шок. Местная циркуляторная гипоксия часто появляется вследствие атеросклеротического поражения стенок артериальных сосудов и сужения их просвета. В зависимости от локализации этого процесса возможны разнообразные клинические проявления: ишемическая болезнь сердца, ишемический инсульт, болезни периферических артерий. Особое место занимает циркуляторная гипоксия, связанная с нару- шениями микроциркуляции, реологических свойств крови. Повышение агрегации форменных элементов, возрастание жесткости мембран эритроцитов, увеличение проницаемости стенок капилляров и формирование интерстициального отека затрудняют доставку и диффузию кислорода из капилляров в ткани. В типичных случаях циркуляторной гипоксии для газового состава крови характерны нормальное содержание кислорода в артериальной крови и снижение этого показателя в венозной крови (рис. 1, В) (Гольдберг и др.,2006). Возрастание коэффициента утилизации кислорода приводит в этом случае к увеличению артериовенозной разницы по кислороду. Гемическая гипоксия развивается при уменьшении кислородной емкости крови, что отмечается при анемиях, нарушениях способности гемоглобина связывать, транспортировать и отдавать тканям кислород. Гемическая гипоксия может возникать не только при уменьшении количества гемоглобина, но и при его качественных изменениях. Для гемической гипоксии характерно значительное снижение объемного содержания кислорода в артериальной крови, хотя его парциальное напряжение остается в пределах нормальных значений (рис.1, Г). Первично-тканевая гипоксия связана с нарушениями в системе утилизации кислорода. При этом виде гипоксии страдает биологическое окисление на фоне достаточного снабжения тканей кислородом. Первично-тканевая гипоксия развивается вследствие нарушения способности клеток поглощать кислород или в связи с уменьшением эффективности биологического окисления в результате разобщения окисления и фосфо- рилирования, что ведет к выделению энергии в виде тепла и снижению синтеза макроэргических соединений. Утилизация кислорода тканями уменьшается в результате воздействия различных ингибиторов ферментов биологического окисления, вследствие глубоких нарушений гомеостаза, за счет нарушения синтеза ферментов и дезинтеграции мембранных структур клетки. При нормальной оксигенации артериальной крови значительно возрастает напряжение кислорода в венозной крови, соответственно уменьшается артериовенозная разница по кислороду (рис 1, Д). Гипоксия нагрузки возникает при сверхинтенсивной деятельности какого-либо органа или ткани. Резко возрастающий кислородный за- прос таких органов или тканей полностью не обеспечивается даже в условиях полной мобилизации всех возможных функциональных резервов систем транспорта и утилизации кислорода. Гипоксия нагрузки формируется в комплексе нейронов, входящих в очаг эпилептической активности. Гипоксия смешанной этиологии встречается наиболее часто и представляет собой сочетание двух и более ее типов. Перечисленные выше виды кислородного голодания развиваются сравнительно редко, чаще возникают различные их комбинации. Как правило, первично возникающая гипоксия любого типа, достигнув определенной степени, вызывает нарушения деятельности других органов и систем, участвующих в обеспечении биологического окисления. Например, хроническая гипоксия любого генеза обычно осложняется нарушением функции дыхательных ферментов и присоединением кислородной недостаточности тканевого характера. Таким образом, очевидно, что любая тяжелая гипоксия носит смешанный характер (Борухов, 2013).

Таким образом, суть патогенеза молекулярных и физиологических механизмов развития гипоксии при бронхиальной астме в аллергической предрасположенности, иммунологических повреждениях различных типов, нарушения адренергической и холинергической регуляций, нейроэндокринных расстройствах и в гиперреактивности дыхательных путей, которая является комплексным физиологическим нарушением, обусловленным гетерогенностью механизмов при астме. Множество эндо- и экзогенных факторов влияют на формирование повышенной реактивности дыхательных путей, приводящей к острому сужению просвета бронхов. В ответ на действие раздражителей запускается сложный процесс иммунного ответа. Развивается местная воспалительная реакция, сопровождающаяся отеком и сужением бронхов, увеличением количества выделяемой мокроты, затруднением дыхания и другими проявлениями. В результате в кровь выделяются клетки иммунной защиты и биологически активные вещества, участвующие в воспалительных процессах. Однако механизмы, лежащие в основе развития гипоксии, все еще мало изучены.



2. Материалы и методы исследования

2.1 Материалы исследования

Исследования проводили на базе клинико-диагностической лаборатории Государственного бюджетного учреждения здравоохранения г. Москвы Городской клинической больнице № 13.Обследовали 40 пациентов, из них 18 женщин и 22 мужчины ;средний возраст составил 52 ± 10 лет. Пациенты проходили обследование и лечение в терапевтическом отделении с диагнозом: бронхиальная астма среднетяжелое течение. Все пациенты получали высокоэффективное лечение при использовании метода гипербарической оксигенации на новейших бароаппаратах БЛКС-303МК, произведенных в государственном космическом научно-производственном центре им. М.В. Хруничева, ежедневно в течении 7-10 дней по 45-60 минут каждый.

Всем больным проводилось обследование, включавшее определение газового состава артериальной крови, клинический анализ крови с подсчетом лейкоцитарной формулы и исследование функции внешнего дыхания (ФВД) методом спирометрии.

Исследование газового состава артериальной крови включает определение парциального давления в ней кислорода (PO2), углекислого газа (PCO2), pH, а также содержания кислорода (O2CT), насыщения кислородом SaO2, концентрации HCO-3. Для определения газового состава артериальной крови брали кровь из артериального катетера в шприц, содержащий гепарин (рис. 2). После удаления воздуха, для сохранения более точного результата шприц сразу помещали в контейнер со льдом и отправляли в лабораторию.



рис. 2 Взятие крови из артерии в шприц

Для определения клинического анализа крови использовали цельную кровь. Забор крови осуществлялся утром натощак. Для забора крови использовали вакуумные системы взятия крови 368857 BD Vacutainer КЗЭДТА с сиреневой крышкой для предотвращения реакций свертывания крови. (рис.3)

Рис. 3 Пробирки 368857 BD Vacutainer КЗЭДТА

Для исследования функции внешнего дыхания (ФВД) проводилась спирометрия с помощью специального устройства для непрерывной графической записи изменения объемов выдыхаемого и вдыхаемого воздуха - компьютерного спирометра Cardio Point-Spiro BTL.

2.2 Методы исследования

Изменения газообмена в легких человека исследовали путем определения газового состава артериальной крови.

2.3 Определение газового состава артериальной крови

Определение газового состава артериальной крови проводили на анализаторе ABL90 FLEX газов крови.(Radiometer Medical ApS, Дания)

Анализатор ABL90 FLEX предназначен для определения газов крови, электролитов, глюкозы, лактата и параметров оксиметрии.

Кровь впрыскивали в газовый анализатор прямо из шприца. Анализатор содержит сразу три электрода, измеряющих рН крови, парциальное давление углекислого газа РСО2 и кислорода PO2. Используя результаты измерения рН и РСО2 аппарат автоматически рассчитывал другие параметры. Из них использовались содержание бикарбоната и избыток оснований. Измеренные и рассчитанные параметры распечатывались примерно в течение минуты после впрыскивания образца в анализатор.

Референсные значения газов крови PO2: 80-100 мм рт. ст. (СИ: 10,6-13,3 кПа)

PCO2: 35-45 мм рт. ст. (СИ: 4,7-5,3 кПа)

pH: 7,35-7,45 (СИ: 7,35-7,45)

O2CT: 15-23% (СИ: 0,15-0,23)

SaO2: 94-100% (СИ: 0,94-1,00)

HCO3-: 22-25 мэкв/л (СИ: 22- 25 ммоль/л)

2.4 Исследование крови с подсчетом лейкоцитарной формулы на гематологическом анализаторе

Исследование клинического анализа крови проводили на автоматическом гематологическом анализаторе Abacus Junior 30ND (Diatron, Австрия) (рис.4)

рис. 4 Анализатор Abacus Junior 30ND (Diatron, Австрия)

Анализатор полностью автоматический на 12 параметров с дифференциацией лейкоцитов на 3 популяции и построением 3-х гистограмм.

Определяемые параметры:

• Лейкоциты (WBC)

• Эритроциты (RBC)

• Гемоглобин (HGB)

• Гематокрит (HCT) - показатель, отражающий соотношение объёма клеточной части (эритроцитов) и объёма плазмы в цельной крови.

• Средний объем эритроцитов (MCV) - вычисляемый показатель, отражает среднюю величину объёма эритроцитов.

• Среднее содержание гемоглобина в эритроците (MCH) - вычисляемый показатель, отражает степень насыщения эритроцита гемоглобином (содержание гемоглобина в 1 эритроците)

• Средняя концентрация гемоглобина в эритроците (MCHC) -вычисляемый показатель, отражает насыщение эритроцита гемоглобином (концентрация гемоглобина в 1 эритроците).

• Абсолютная ширина распределения эритроцитов (RDW) - показатель гетерогенности размера эритроцитов

• Тромбоциты (PLT)

• Средний объем тромбоцитов (MPV) - вычисляемый показатель, отражает величину среднего объёма тромбоцитов.

• Ширина распределения тромбоцитов (PDW) - показатель отражает разнородность популяции кровяных пластинок по размерам и отражает степень аназоцитоза - изменения размеров клеток.

• Тромбокрит (PCT)

Определение количества клеток и размера производится путем выявления и измерения изменений электрического импеданса во время прохождения частицей в проводящей жидкости через маленькую апертуру. Каждая проходящая через апертуру клетка (между внутренним и внешним электродами идет постоянный ток) вызывает изменения импеданса проводящей взвеси клеток крови. Эти изменении фиксируются как увеличение напряжения между электродами. Число импульсов пропорционально числу частиц. Амлитуда каждого импульса пропорциональна объему клетки. Распределение объема клеток отображается в диаграммах WBC, RBC и гистограммах PLT. Измерение гемоглобина производится лизированным раствором пробы, может анализироваться фотометрическим методом. Реагент лизирует эритроциты, высвобождающие гемоглобин. Химический процесс образует стойкую форму метгемоглобина, который измеряется фотометром на камере. Прибор оснащен встроенными программами контроля качества исследований, автоматической калибровкой, автоматической промывкой, возможностью использования программы базы данных пациентов; распечатки результатов исследований. Для проведения анализов в прибор необходимо внести в микропробирке 25 мкл капиллярной или венозной крови. Полученные результаты прибор распечатывает автоматически.