XVIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2026

Введение

Кислород является ключевым субстратом энергетического обмена в организме человека. Основная масса АТФ синтезируется в митохондриях путем окислительного фосфорилирования, поэтому любое уменьшение доставки кислорода к тканям приводит к нарушению жизнедеятельности клетки. Состояние, при котором потребность тканей в кислороде не обеспечивается его поступлением или использованием, обозначается термином «гипоксия» [1].

Гипоксия - один из наиболее распространенных и универсальных патологических процессов. Она сопровождает заболевания дыхательной и сердечно-сосудистой систем, кровопотери, интоксикации, шоковые состояния, тяжелые инфекции и травмы [2]. Универсальность проявляется в том, что независимо от причины формируются сходные нарушения метаболизма и структуры клеток. В то же время гипоксия выполняет роль мощного биологического стрессора, активирующего нейроэндокринные механизмы адаптации [5].

Гипоксия как типовой патологический процесс

Типовыми патологическими процессами называют такие формы повреждения, которые возникают при действии различных факторов, но имеют общие закономерности развития [3]. Гипоксия полностью соответствует этому определению. Причины могут быть различны - от высокогорья до сердечной недостаточности, - однако конечным результатом является дефицит кислорода в тканях и энергетическая недостаточность клетки.

Основным биохимическим следствием гипоксии является угнетение тканевого дыхания. В норме около 90 % энергии клетки образуется в митохондриях. При недостатке кислорода блокируется цепь переноса электронов и резко уменьшается синтез АТФ [1]. Особенно чувствительны к кислородному дефициту клетки центральной нервной системы. Необратимые изменения нейронов коры головного мозга развиваются уже через несколько минут полной аноксии [4].

Этиология и классификация гипоксии

В патофизиологии принята классификация гипоксии по механизму возникновения.

Экзогенная (гипоксическая) гипоксия развивается при снижении содержания кислорода во вдыхаемом воздухе - например, в условиях высокогорья или в плохо вентилируемых помещениях [1]. В этом случае нарушается первичное звено транспорта кислорода - альвеолярное парциальное давление O₂.

Респираторная гипоксия связана с нарушением внешнего дыхания: снижением вентиляции, диффузии газов через альвеолярно-капиллярную мембрану или несоответствием вентиляции и перфузии. Она наблюдается при пневмониях, отеке легких, бронхиальной обструкции [2].

Циркуляторная (ишемическая) гипоксия обусловлена недостаточностью кровообращения. Она возникает при шоке, сердечной недостаточности, тромбозах сосудов и приводит к снижению доставки кислорода к органам [4].

Гемическая гипоксия возникает при уменьшении кислородной емкости крови - при анемиях, образовании карбоксигемоглобина или метгемоглобина [3].

Тканевая (гистотоксическая) гипоксия связана с нарушением утилизации кислорода клетками. Классический пример - отравление цианидами, блокирующими фермент цитохромоксидазу дыхательной цепи [1].

В клинической практике чаще всего встречается смешанная гипоксия, когда одновременно действуют несколько механизмов, например при тяжелом шоке или сепсисе [2].

Патогенез гипоксии и клеточные механизмы повреждения

Независимо от причины, ключевым звеном патогенеза является энергетическая недостаточность. Снижение синтеза АТФ вызывает каскад взаимосвязанных нарушений.

Сначала клетка переходит на анаэробный гликолиз. Он обеспечивает лишь незначительное количество энергии и сопровождается накоплением молочной кислоты, что приводит к метаболическому ацидозу [1]. Кислотно-щелочной сдвиг угнетает активность ферментов и нарушает внутриклеточные реакции.

Дефицит АТФ приводит к угнетению работы Na⁺/K⁺-АТФазы. Натрий и вода поступают в клетку, развивается клеточный отек [4]. Одновременно увеличивается внутриклеточная концентрация кальция. Кальций активирует фосфолипазы, протеазы и эндонуклеазы, повреждающие мембраны, белки и ДНК [2].

Повреждение митохондрий усугубляет энергетический дефицит. При восстановлении кровотока возникает реперфузионное повреждение: из-за активации перекисного окисления липидов образуются активные формы кислорода, дополнительно разрушающие мембраны клеток [1].

Таким образом, гипоксия приводит к структурной деструкции клетки и может завершаться некрозом или апоптозом.

Системные проявления и стадии гипоксии

Реакция организма на гипоксию имеет стадийный характер. В компенсированной стадии активируются регуляторные механизмы, обеспечивающие доставку кислорода. Возбуждение периферических хеморецепторов каротидных синусов вызывает учащение дыхания [6]. Одновременно повышается частота сердечных сокращений и сердечный выброс [1].

Организм перераспределяет кровоток: сосуды кожи и внутренних органов суживаются, тогда как мозг и сердце получают преимущественное кровоснабжение [3].

При прогрессировании гипоксии развивается стадия субкомпенсации, характеризующаяся снижением работоспособности, головокружением, нарушением координации. Декомпенсация сопровождается тяжелыми расстройствами функций органов и возможной потерей сознания [4].

Адаптационные реакции организма

Кратковременные реакции относятся к срочной адаптации. Они включают гипервентиляцию, тахикардию и выброс крови из депо [6]. Эти реакции носят рефлекторный характер и направлены на немедленное увеличение доставки кислорода.

При длительной гипоксии формируется долговременная адаптация. В почках усиливается синтез эритропоэтина, стимулирующего эритропоэз, что повышает кислородную емкость крови [1]. Увеличивается число капилляров, возрастает количество митохондрий и активность ферментов дыхательной цепи [2]. Эти изменения лежат в основе акклиматизации к высокогорью.

Гипоксия как стрессорный фактор

Помимо повреждающего действия гипоксия является мощным стрессором. Она непосредственно угрожает энергетическому обеспечению жизненно важных органов, поэтому активирует центральные механизмы адаптации [5].

Ключевую роль играет гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система. Нейроны гипоталамуса выделяют кортиколиберин, который стимулирует секрецию АКТГ гипофизом. АКТГ активирует кору надпочечников, повышая продукцию глюкокортикоидов [3].

Кортизол усиливает глюконеогенез, стабилизирует клеточные мембраны и повышает устойчивость тканей к кислородному дефициту [1].

Одновременно активируется симпато-адреналовая система. Адреналин и норадреналин вызывают тахикардию, повышение артериального давления и мобилизацию энергетических субстратов [2]. За счет вазоконстрикции периферических сосудов обеспечивается преимущественное кровоснабжение мозга и миокарда [4].

Связь гипоксии с общим адаптационным синдромом

Г. Селье рассматривал стресс как неспецифическую реакцию организма на любое сильное воздействие и выделил три стадии: тревоги, резистентности и истощения.

Гипоксия типично запускает стадию тревоги, сопровождающуюся выбросом катехоламинов и кортикостероидов. Если воздействие продолжается, развивается стадия резистентности - организм приспосабливается, формируются механизмы долговременной адаптации, включая усиление эритропоэза и ферментных систем окисления.

При длительной или тяжелой гипоксии наступает стадия истощения, когда компенсаторные механизмы исчерпываются. Это проявляется полиорганной недостаточностью и может закончиться гибелью организма [5].

Заключение

Гипоксия представляет собой универсальный типовой патологический процесс, возникающий при самых различных заболеваниях и повреждениях. Ее основой является дефицит кислорода и энергетическая недостаточность клетки, приводящая к метаболическим и структурным нарушениям.

Одновременно гипоксия выступает как мощный стрессор, активирующий гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую и симпато-адреналовую системы. Эти реакции обеспечивают кратковременную адаптацию организма, однако при продолжительном кислородном дефиците они становятся недостаточными и развиваются необратимые повреждения органов, прежде всего мозга и сердца.

Понимание механизмов гипоксии имеет принципиальное значение для клинической медицины, поскольку позволяет объяснить патогенез шока, инфаркта миокарда, инсульта и многих критических состояний.

Источники:

1. Зайко, Н. Н. Патологическая физиология / Н. Н. Зайко, Ю. В. Быць. - Москва: МЕДпресс-информ, 2019. - 640 с.

2. Литвицкий, П. Ф. Патофизиология: учебник: в 2 томах / П. Ф. Литвицкий. - 5-е изд. - Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2020. - Т. 1. - 624 с.; Т. 2. - 792 с.

3. Патологическая физиология / под редакцией А. И. Воложина, Г. В. Порядина. - Москва: Медицина, 2018. - Т. 1. - 520 с.

4. Патофизиология: руководство к занятиям / под редакцией П. Ф. Литвицкого. - Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2021. - 128 с.

5. Порядин, Г. В. Патофизиология (общая и клиническая патофизиология) / Г. В. Порядин, Ж. М. Салмаси. - Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2022. - 512 с.

6. Селье, Г. Очерки об адаптационном синдроме / Г. Селье. - Москва: Медгиз, 1960. - 254 с.