ЗМ4(2) ОСНОВНІ МЕХАНІЗМИ ПОРУШЕННЯ ЗОВНІШНЬОГО ДИХАННЯ
ГІПОКСІЯ
До цієї теми є відеофільм: ↓ до фільму ↓
Недостатність зовнішнього дихання
Недостатність дихання - це такий патологічний стан, при якому не підтримується нормальний газовий склад крові, а саме: не відбувається нормальна оксигенація крові, що протікає через легені, й не забезпечується адекватне виведення вуглекислоти. Внаслідок цього напруження О2 в артеріальній крові знижується (гіпоксемія), а вуглекислота нагромаджується в організмі (гіперкапнія).
Виділяють дві форми дихальної недостатності: гостру і хронічну. Синдром гострої недостатності розвивається швидко - протягом хвилин, годин або днів і має схильність стрімко прогресувати. Швидко наростають артеріальна гіпоксемія, гіперкапнія, ацидоз, приєднуються розлади центральної нервової системи. Процес може закінчитися комою. Хронічна дихальна недостатність характеризується повільним наростанням гіпоксемії і гіперкапнії, причому вони не досягають такого ступеня, як при гострій недостатності, за рахунок вмикання компенсаторних механізмів.
Багато спеціалістів вважають недостатністю дихання ще й такий стан, коли дихальні показники крові перебувають у межах фізіологічних коливань (тобто відсутні гіпоксемія і гіперкапнія), але це досягається надмірною роботою апарату зовнішнього дихання, яка виснажує й обмежує резервні можливості організму.
Зовнішнє дихання забезпечують три процеси: вентиляція альвеол, перфузія крові (фільм) через капіляри легень і дифузія газів (фільм) (О2 і СО2) через альвеолярну стінку. Порушення кожного з цих процесів може спричинити дихальну недостатність.
Зменшення вентиляції альвеол
Альвеолярна гіповентиляція відіграє найважливішу роль у патогенезі дихальної недостатності. Цю її форму називають вентиляційною, або гіперкапнічною. Порушення перфузії і дифузії як причини дихальної недостатності рідше мають самостійне значення.
Залежно від причини альвеолярної гіповентиляції, цю форму недостатності дихання поділяють на центрогенну, нервово-м’язову, торако-діафрагмальну і бронхолегеневу.
Центрогенна дихальна недостатність зумовлена, переважно, порушенням функції дихального центру, наприклад при захворюваннях і травмах стовбура головного мозку, а також у випадках пригнічення центральної регуляції дихання наркотиками чи барбітуратами.
Нервово-м’язова дихальна недостатність виникає при безпосередньому ураженні дихальних мязів (дистрофія, некроз), а також при порушенні іннервації їх внаслідок пошкодження спинного мозку (поліомієліт, травма) і нервово-м’язових синапсів (ботулізм, міастенія, отруєння курареподібними препаратами).
Торакодіафрагмальна дихальна недостатність може бути викликана розладами біомеханіки дихання внаслідок патології грудної клітки (перелом ребер, кіфосколіоз, хвороба Бехтерева), високим стоянням діафрагми (парез шлунка і кишечника, асцит, надлишкова маса тіла), а також патологією плеври (облітерація плевральної порожнини, гемоторакс, пневмоторакс, плеврит, гідроторакс).
Бронхолегенева дихальна недостатність виникає при патології повітроносних шляхів і легень. З врахуванням механізму альвеолярної гіповентиляції розрізняють обструктивну й рестриктивну дихальну недостатність. У першому випадку причиною гіповентиляції альвеол є ураження повітроносних шляхів, в другому - легень.
Обструктивна дихальна недостатність виникає внаслідок звуження просвіту дихальних шляхів і підвищення опору для руху повітря. Процес може локалізуватися як у верхніх, так і в нижніх дихальних шляхах. Звуження просвіту верхніх дихальних шляхів викликається аспірацією сторонніх тіл, ларингоспазмом, набряком і потовщенням стінок повітроносних шляхів при їх запаленні (бронхіт) (фільм),
пухлинами, компресією дихальних шляхів ззовні (заглотковий абсцес, зоб). Причини звуження просвіту нижніх дихальних шляхів: потрапляння рідини - води, гною, блювотних мас, потовщення стінки бронхіол (гіперемія і набряк їх при запаленні), спазм бронхіол під впливом алергенів (бронхіальна астма) (фільм),
втрата еластичності легень.
Зниження еластичних властивостей легень найбільш виражене при емфіземі, коли руйнуються міжальвеолярні перегородки і легеневі капіляри. Основою хвороби вважають розщеплення колагенових і еластичних волокон протеолітичними ферментами, які викидаються з фагоцитів під дією зовнішніх чинників: мікробів, пилових часточок, тютюнового диму. В етіології емфіземи певна роль належить спадковій схильності, суть якої полягає в синтезі дефектного колагену й еластину, недостатньому синтезі інгібіторів протеолітичних ферментів.
Механізм обструкції бронхіол при емфіземі уявляють так. Стінки бронхіол дуже тонкі й податливі. Просвіт їх підтримується транспульмональним тиском, який являє собою різницю тисків в альвеолах і в плевральній порожнині.
Чим вища еластичність легень, тим вищим повинен бути транспульмональний тиск, щоб подолати еластичну тягу. Бронхіоли при цьому перебувають у розправленому стані. Якщо ж еластичність легень знижується, для їх розтягнення достатньо нижчого транспульмонального тиску. Сила, яка діє на стінки бронхіол зсередини, зменшується, і їх просвіт звужується, а це призводить до різкого підвищення опору руху повітря й утруднення вдиху.
Ще більше утруднюється видих. При емфіземі він стає активним. Отже, тиск у плевральній порожнині зростає, і бронхіоли стискаються ззовні легеневою тканиною. З часом бронхіоли спадаються повністю, і видих унеможливлюється. Повітря замикається в альвеолах, які залишаються роздутими.
Ступінь розтягу або спадіння альвеол регулюється двома факторами - м’язово-еластичними елементами самої тканини і силами поверхневого натягу, які виникають на вологій поверхні альвеол. У сумі ці дві сили складають еластичну тягу легень, яка врівноважується транспульмональним тиском. Коли еластична тяга (розтяжність) легень знижується і вони втрачають властивість легко розправлятися, виникає інша форма дихальної недостатності - рестриктивна. За цих умов, щоб здійснити вдих, необхідно підвищити транспульмональний тиск, а це можна зробити лише за рахунок збільшення роботи дихальних м’язів. Дихання, таким чином, утруднюється. Особливо це помітно під час фізичного навантаження.
Зниженням розтяжності легеневої тканини супроводжуються запальні процеси в легенях. Внаслідок артеріальної і венозної гіперемій і набряку інтерстиціальної тканини альвеоли стискаються ззовні й розправляються не повністю. Розростання грубоволокнистої сполучної тканини на місці загиблих паренхіматозних елементів, еластичних волокон і капілярів (фіброз легень) також знижує розтяжні властивості легеневої тканини. Фіброзом завершуються такі хвороби, як емфізема, силікоз, антракоз тощо.
Еластичність легеневої тканини значною мірою залежить від сурфактантної системи легень. Під власне сурфактантом розуміють комплекс поверхнево-активних речовин ліпідної і білкової природи, які знижують поверхневий натяг в альвеолах практично до нуля. Функція сурфактанта зводиться до підтримання стабільності альвеол. Він діє як протисклеюючий фактор і запобігає їх злипанню (альвеолярному колапсу).
Дефіцит сурфактанта виникає у випадках недостатнього синтезу його або надмірного видалення з поверхні альвеол. Уроджений дефіцит сурфактанта характерний для хвороби гіалінових мембран новонароджених, при якій руйнуються міжальвеолярні перегородки і в альвеолах нагромаджується гіалін з епітеліальними клітинами і форменими елементами крові. Набуте зниження сурфактанта має місце при асфіксії, ацидозі, пневмонії, наркозі, забрудненні повітря. Нестача сурфактанта зумовлює високий поверхневий натяг альвеол і високий опір легень при розтягненні їх вдихуваним повітрям.
Вентиляція альвеол різко обмежується при ателектазі легень. Спадання легеневої тканини - також одна з причин рестриктивної дихальної недостатності.
Порушення вентиляційно-перфузійного співвідношення
Для підтримання газового складу крові важливе значення має не тільки абсолютна величина альвеолярної вентиляції, але й належне співвідношення між вентиляцією і перфузією легень. Кількість крові, яка протікає через легені за 1 хв, дорівнює 4,5-5 л, тобто приблизно відповідає величині серцевого викиду. Але навіть у здорових осіб кров розподіляється в легеневій тканині нерівномірно: одні альвеоли перфузуються краще, інші - гірше. Отже, існує фізіологічна нерівномірність щодо об’ємів перфузії в різних легеневих долях. Наприклад, інтенсивність перфузії в нижніх відділах легень вища, ніж на верхівці. А тому важливо, щоб вдихуване повітря розподілялося адекватно інтенсивності кровотоку, оскільки під альвеолярною вентиляцією розуміють вентиляцію лише перфузованих альвеол. Об’єм вдихуваного повітря, який розподіляється в альвеоли, де кровотік відсутній або різко знижений, складає мертвий простір. Він не бере участі в газообміні між альвеолярним повітрям і кров’ю легеневих капілярів і не підтримує газового складу крові.
Оптимальне співвідношення альвеолярної вентиляції і перфузії легень складає 0,8 (4 л : 5 л). Воно може змінюватися в бік збільшення або в бік зменшення. В обох випадках нормальний газовий склад крові забезпечити не вдається. При переважанні вентиляції напруження кисню у відтікаючій від альвеол крові буде достатнім, але з крові видалятиметься занадто багато вуглекислоти (гіпокапнія). Якщо ж вентиляція відставатиме від перфузії, виникнуть гіпоксемія і гіперкапнія.
Взаємозв’язок між альвеолярною вентиляцією і перфузією легень в умовах патології проявляється у вигляді такої компенсаторної реакції, як феномен гіпоксичної вазоконстрикції. Якщо в альвеолах певної ділянки легень знижується напруження кисню, то в цій ділянці скорочуються м’язові елементи стінок артеріол. У такий спосіб кров доцільно розподіляється в пошкоджених легенях: добре вентильовані альвеоли постачаються кров’ю більше, а погано вентильовані - менше. Вирівнювання співвідношення між альвеолярною вентиляцією і перфузією позитивно позначається на загальному газообміні й розглядається як ефективна компенсаторна реакція.
Зменшення перфузії легень часто зустрічається в клініці. Головні причини - порушення скоротливості правого серця (інфаркт міокарда, кардіосклероз, міокардит, ексудативний перикардит), вади серця (стеноз легеневої артерії, стеноз правого передсердно-шлуночкового отвору), судинна недостатність (шок), емболія легеневої артерії. В усіх цих випадках кров, яка відтікає від легень, може бути нормально артеріалізованою, але об’єм її зменшений, а це спричиняє зменшення серцевого викиду і кисневе голодування тканин.
Перфузія легень зменшується в усіх випадках легеневої гіпертензії, тобто підвищення тиску в судинах малого кола кровообігу. Первинна легенева гіпертензія зустрічається рідко, частота її серед кардіологічних хворих не перевищує 0,2 %. Етіологія її не з’ясована. Певне значення мають спадкова схильність та індивідуальна гіперчутливість до ліків.
Клінічне значення вторинної легеневої гіпертензії незрівнянно більше. Вона виникає при легеневій патології (бронхіт, бронхіальна астма, емфізема), захворюваннях магістральних судин і серця (гостра і хронічна рецидивуюча тромбоемболія легеневого стовбура, стеноз лівого атріовентрикулярного отвору), лівошлуночковій недостатності (кардіосклероз, гіпертонічна хвороба, уроджені вади серця, які характеризуються скидом крові зліва направо), хворобах скелета (кіфосколіоз). У патогенезі легеневої гіпертензії вирішальна роль належить гіпоксемії. Гіпоксія викликає спазм легеневих артеріол. Згодом м’язовий шар їх гіпертрофується і зазнає склерозу. Внаслідок подразнення хеморецепторів збільшується хвилинний об’єм серця, а збільшення числа еритроцитів підвищує в’язкість крові. Усе це призводить до посиленої роботи серця з розвитком гіпертрофії його правого відділу - легеневого серця.
При мітральній ваді розтягнення стінок лівого передсердя і легеневих вен спричиняє подразнення закладених у них барорецепторів, з яких виникає судинозвужувальний рефлекс на легеневі артерії. З одного боку, цей рефлекс має захисне значення. Спазм судин артеріального русла запобігає підвищенню тиску в легеневих капілярах і набряку легень, зменшує притію крові у функціонально неспроможне ліве передсердя. З іншого боку, він стає причиною підвищення тиску в легеневому стовбурі і збільшення навантаження на правий шлуночок. У подальшому відбуваються гіпертрофія і склероз м’язового шару артеріол, легеневого стовбура і його великих гілок. У судинах венозного русла, навпаки, відбуваються атрофія м’язового шару, спадання просвіту вен і склероз адвентиції. Для гіпертензії малого кола кровообігу характерні міжсудинні анастомози. Вони обмежують перфузію легень і сприяють розвитку недостатності зовнішнього дихання.
Порушення дифузії газів у легенях
Порушенням дифузії надають меншого значення в патогенезі дихальної недостатності, але іноді вони стають вирішальним фактором, наприклад при набряку легень. Дифузія газів (О2 і СО2) крізь альвеолярну стінку обмежується при зменшенні загальної поверхні функціонуючих альвеол (резекція легень, каверна, абсцес, ателектаз, емфізема) і при потовщенні альвеолярно-капілярної мембрани (фіброз, саркоїдоз, пневмоконіоз, склеродермія, пневмонія, емфізема, набряк легень). Головний симптом зниження дифузійної здатності легень - гіпоксемія.
Асфіксія
Крайнім варіантом гострої вентиляційної дихальної недостатності є асфіксія. Це такий стан, коли у кров зовсім не надходить кисень, а з крові не видаляється вуглекислий газ. Асфіксія виникає у випадках задушення, утоплення, потрапляння в дихальні шляхи сторонніх тіл і блювотних мас, при фібринозному запаленні гортані, набряку легень, двобічному пневмотораксі, різкому гальмуванні дихального центру.
В динаміці асфіксії виділяють три стадії. Перша стадія характеризується глибоким і частим диханням з переважанням фази вдиху (інспіраторна задишка). У другій стадії настає поступове зниження частоти дихання на фоні глибоких дихальних рухів. Фаза видиху переважає над фазою вдиху (експіраторна задишка). У третій стадії частота і глибина дихальних рухів неухильно зменшуються аж до повної зупинки дихання. Після короткотривалого періоду відсутності дихання (претермінальна пауза) спостерігається кілька рідких глибоких дихальних рухів (термінальне, або агональне, дихання).
Стимуляція дихання на початку асфіксії пов’язана з прямим і рефлекторним збудженням дихального центру вуглекислотою і гіпоксемічною кров’ю. З наростанням гіпоксії мозку настають пригнічення дихального центру і повний параліч його функції. Появу термінального дихання пояснюють збудженням нейронів каудальної частини довгастого мозку.
Зміни регуляції дихання
Зовнішнє дихання регулюється дихальним центром, нейрони якого закладені в довгастому мозку і мості. Центр задає дихальним рухам глибину, частоту і ритм. Функція його залежить від прямих і рефлекторних впливів на центральну нервову систему, причому ці впливи можуть мати і фізіологічний (регуляторний), і патологічний характер. Тому в одних випадках зміни дихання виникають як компенсаторні реакції, завдяки яким підтримується постійність газового складу крові, а в інших - свідчать про глибокі ураження регуляторних механізмів.
Патологічні типи дихання
Рідке дихання (брадипное) з’являється у випадках пригнічення функціональної активності нейронів дихального центру, наприклад при гіпоксії, травмі мозку, передозуванні наркотичними речовинами. Рефлекторне сповільнення дихання настає при підвищенні артеріального тиску (рефлекс з барорецепторів великих артерій), в умовах гіпербаричної оксигенації і під час водолазних робіт (відсутність стимуляторної імпульсації з хеморецепторів, чутливих до зниження вмісту кисню в артеріальній крові).
Глибоке рідке дихання при звуженні верхніх дихальних шляхів називають стенотичним. Відомо, що в регуляції дихання важливу роль відіграє гальмівний рефлекс Герінга-Брейєра з паренхіми легень. В альвеолярних стінках є чутливі закінчення блукаючого нерва, які реагують на механічне розтягнення легеневої тканини. Вони збуджуються тоді, коли легені під час вдиху заповнюються достатнім об’ємом повітря і розтягнення альвеолярних стінок досягає порогової величини. Рефлекс, що виникає при цьому, гальмує центр вдиху, і вдихання повітря припиняється. При звуженні верхніх дихальних шляхів рефлекс Герінга-Брейєра запізнюється, оскільки для заповнення легень потрібно більше часу. Тому дихання стає рідшим. Поглиблення його пов’язане з напруженням м’язів, які беруть участь в акті дихання.
Тахіпное, тобто часте поверхневе дихання, характерне для пневмонії, набряку легень, ателектазу, істерії. Появу частого поверхневого дихання при пневмонії пояснюють прискоренням гальмівного рефлексу Герінга-Брейєра і підвищенням чутливості механорецепторів легень до розтягнення. Біль у ділянці грудної клітки або черевної порожнини також призводить до появи тахіпное. Ефективність дихальної функції при цьому знижується.
Гіперпное, глибоке часте дихання, виникає при вдиханні повітря з низьким парціальним тиском кисню або високим вмістом вуглекислого газу. В першому випадку стимуляція дихання пов’язана з подразненням хеморецепторів судин гіпоксемічною кров’ю, в другому - з прямим подразненням нейронів дихального центру вуглекислотою. Для всіх захворювань, що супроводжуються ацидозом, глибоке часте дихання є характерною ознакою. Яскравий прояв гіперпное - велике шумне дихання Кусмауля. Його спостерігають у хворих, які знаходяться в стані діабетичної коми. Гіперпное має здебільшого компенсаторний характер.
Апное - тимчасова зупинка дихання. Вона завжди спостерігається після гіпервентиляції легень, коли у крові знижується напруження вуглекислоти - фізіологічного стимулятора дихального центру. Рефлекторно короткочасну зупинку дихання викликають такі чинники, як больове подразнення, раптова дія сильного світлового, звукового, холодового подразників, страх. Апное має захисне значення у випадках вдихання речовин, що подразнюють слизову дихальних шляхів.
Дихання, яке характеризується чергуванням періодів дихальних рухів з періодами апное, називають періодичним. Є два типи періодичного дихання: дихання Чейна-Стокса і дихання Біота.
Дихання Чейна-Стокса відзначається поступовим наростанням глибини дихальних рухів до максимуму і поступовим зменшенням їх до апное. Виникає на фоні глибокої гіпоксії головного мозку у випадках серцевої недостатності, порушень мозкового кровообігу, при енцефаліті, уремії, отруєнні морфіном.
Дихання Біота також характеризується повторенням дихальних циклів, але кожен із них складається з однакових за амплітудою дихальних рухів. Воно свідчить про ураження головного мозку (енцефаліт).
Механізм періодичного дихання уявляють так. Гіпоксія пригнічує функцію нейронів дихального центру і знижує їх чутливість до вуглекислоти. Дихання припиняється. Під час апное вуглекислота нагромаджується в крові в дуже високій концентрації, достатній для стимуляції пригніченого гіпоксією дихального центру. Дихання відновлюється, але згодом вміст вуглекислоти в крові опускається нижче порогового рівня, і дихальні рухи знову зникають.
Задишка
Задишка - це порушення частоти і глибини дихальних рухів, яке супроводжується суб’єктивним відчуттям нестачі повітря. Найчастіше цей стан виникає при гіпоксичній, гемічній і циркуляторній гіпоксії, ацидозі, значному підвищенні обміну речовин, ураженнях головного мозку (розлади кровопостачання, енцефаліт, істерія). Спільною ланкою в патогенезі всіх задишок є невпинна стимуляція дихального центру. Збудження його передається не тільки на дихальні м’язи, але й до вищих відділів головного мозку, де виникає відчуття нестачі повітря.
Етіологія задишок тісно пов’язана з рефлекторними впливами на дихальний центр. При захворюваннях, що супроводжуються застійними явищами в легенях (серцева недостатність, пневмонія, набряк), виникає задишка з частим поверхневим диханням (легенева задишка). У її виникненні важлива роль належить збудженню рецепторів, що реагують на спадання альвеол. Регуляторна роль гальмівного рефлексу Герінга-Брейєра в цих умовах значною мірою втрачається, тому що набряклі альвеолярні стінки стають мало податливими, а самі альвеоли заповнюються рідиною. У патогенезі легеневої задишки має також значення збудження рецепторів інтерстиціальної тканини легень. Вони розташовані навколо легеневих капілярів і збуджуються від стискання їх набряковою рідиною. Імпульсація з механо- і хеморецепторів дихальних шляхів ускладнює задишку.
Висотній задишці властиве часте і глибоке дихання. При підйомі на висоту дихальний центр стимулюється рефлексами з хеморецепторів дуги аорти і каротидного синуса, чутливих до зниження молекулярного кисню в крові. При ацидозі стимулюючі рефлекси виникають внаслідок подразнення хеморецепторів, чутливих до підвищення напруження вуглекислоти. Задишку після крововтрати викликає імпульсація з барорецепторів аортальної і каротидної зон.
При звуженні верхніх дихальних шляхів виникає стенотична задишка, механізм якої було розглянуто вище.
Кашель
Цей складний рефлекторний акт починається з подразнення чутливих закінчень блукаючого і язикоглоткового нервів, розташованих у слизовій глотки, гортані, трахеї і бронхів, а також у плеврі. Подразнення передається в кашльовий центр довгастого мозку. В ньому за участю ретикулярної формації виникає скоординована реакція м’язів гортані, бронхів, грудної клітки, діафрагми і живота. У її розвитку можна виділити дві фази. Перша фаза починається з короткого вдиху, після чого настає різке зростання внутрішньолегеневого тиску за рахунок синхронного напруження дихальної і допоміжної мускулатури при закритій голосовій щілині. У другій фазі відбувається раптове відкриття голосової щілини з одночасним поштовхоподібним форсованим видихом. У цей момент із повітроносних шляхів разом із повітрям видаляється їх вміст, наприклад слиз, кров, бактерії, пил.
Помірний кашель має захисне значення. Часті й тривалі приступи кашлю порушують альвеолярну вентиляцію і перфузію легень.
Подразнення чутливих закінчень трійчастого нерва в слизовій носа викликає чихання. Цей рефлекторний акт відрізняється від кашлю тим, що активний видих відбувається через ніс.
Набряк легень
Цей патологічний стан зумовлений значним просочуванням рідкої частини крові в інтерстиціальну тканину легень, а потім - в альвеоли, що клінічно проявляється тяжкою задишкою, ціанозом і клекітливим диханням. Причиною набряку легень найчастіше є лівошлуночкова серцева недостатність при ішемічній хворобі серця, артеріальній гіпертензії, клапанних вадах, кардіоміопатіях. Крім того, він розвивається при тромбоемболії легеневої артерії, алергічних станах, екзогенних і ендогенних інтоксикаціях, після парентерального введення рідини в надмірній кількості. Структурною основою набряку легень є підвищена проникність аерогематичного бар’єра, а саме: пошкодження білково-полісахаридного комплексу базальних мембран і клітинно-волокнистих елементів альвеолярних стінок.
У розвитку набряку легень виділяють дві фази. Перша фаза (інтерстиціальна) характеризується просяканням міжальвеолярних перегородок набряковою рідиною. Товщина їх збільшується у 3-4 рази. Під час другої фази (фази альвеолярного набряку) трансудат скупчується у просвіті альвеол.
Альвеолярний набряк у 20-50 % випадків завершується смертю. При збереженні лімфовідтоку він може швидко розсмоктуватися за умови відновлення гемодинаміки. Часті рецидивуючі набряки легень з тривалим перебігом завершуються бурою індурацією легень.
Розрізняють гострий і хронічний бронхіт.
Серед етіологічних факторів гострого запалення бронхів першочергового значення надають вірусам і бактеріям, які викликають респіраторні захворювання. З фізичних факторів слід виділити патогенну дію сухого або холодного повітря, пилу, з хімічних - вдихання тютюнового диму, парів хлору, окислів азоту. Розвитку бронхіту сприяють спадкова неспроможність бар’єрних механізмів слизової, недостатність клітинних (фагоцитоз) і гуморальних (IgA) захисних факторів місцевого значення. У відповідь на патогенний вплив залози і келихоподібні клітини слизової бронхів посиленно продукують слиз. Це призводить до злущування війчастого призматичного епітелію, оголення слизової і проникнення інфекту в стінку бронха.
Гострий бронхіт може бути самостійною нозологічною одиницею або ж вторинним проявом низки інших хвороб (крупозної пневмонії, уремії). У слизовій бронхів розвиваються майже всі форми катарального запалення: серозне, гнійне, фібринозне, фібринозно-геморагічне, слизисте. Інколи можлива деструкція слизової з розвитком виразок
У таких випадках говорять про деструктивно-виразковий бронхіт. Переважання тієї чи іншої форми катару залежить від виду патогенного фактора й опірності організму. Запалення починається із слизової оболонки (ендобронхіт), потім переходить на м’язовий шар (ендомезобронхіт) і в термінальній фазі захоплює всі шари (панбронхіт). Звичайно, запальний процес може зупинитись у своєму розвитку на певному шарі.
Перебіг гострого бронхіту може ускладнитися бронхопневмонією або ж перибронхіальною проміжною пневмонією. Бронхопневмонія здебільшого є результатом аспірації інфікованого слизу в респіраторний відділ легень. Перибронхіальна проміжна пневмонія виникає в результаті переходу запалення не тільки на перибронхіальну, але й на інтерстиціальну тканину.
Серозний і слизистий катари швидко завершуються видужанням. Гнійний, фібринозний і фібринозно-геморагічний катари, а також виразково-дестуктивний бронхіт, мають затяжний перебіг і часто переходять у хронічну форму або пневмонію.
Хронічне запалення бронхів проявляється в таких формах: а) хронічний слизистий або гнійний катар з атрофією слизової, кістозним переродженням залоз і метаплазією призматичного епітелію в багатошаровий плоский;
б) хронічне продуктивне запалення з утворенням поліпів із грануляційної тканини (поліпозний хронічний бронхіт); в) деформація бронха при дозріванні грануляційної тканини, розростання сполучної тканини в м’язовому шарі, склероз і атрофія слизової (деформуючий хронічний бронхіт).
Хронічний бронхіт із тривалим перебігом, крім склеротичних змін, супроводжується дистрофією еластичного, м’язового і хрящового каркасів. Тому під час кашлю різко зростає внутрішньобронхіальний тиск. У ділянках найменшого опору змінена стінка бронха розширюється і вибухає. Так утворюються мішкоподібні бронхоектази. При дифузному розширенні бронха вони мають циліндричну форму.
Хронічні бронхіти завжди супроводжуються порушенням дренажної функції бронхів, що спричиняє затримку їх вмісту у нижніх відділах, закриття просвіту бронхіол і розвиток бронхолегеневих ускладнень (ателектаз, обструктивна емфізема, хронічна пневмонія, пневмофіброз).
Пневмонія
Пневмонія - захворювання, яке об’єднує велику групу різноманітних за етіологією, патогенезом і морфологічною характеристикою запалень респіраторного відділу легень.
Існують три шляхи проникнення збудника пневмонії в легені: бронхогенний, гематогенний і лімфогенний. Перший з них має провідне значення. Спочатку запальний процес захоплює бронхіоли, а потім поширюється на паренхіму легень (бронхопневмонія). Якщо запалення, здебільшого продуктивно-ексудативного характеру, переходить на міжальвеолярні перегородки, говорять про інтерстиціальну пневмонію. Поряд із цим, існує інфекційне захворювання, яке проявляється в тому, що серед повного здоров’я гостро спалахує фібринозне запалення паренхіми легень - паренхіматозна (крупозна) пневмонія.
Крупозна пневмонія у 95 % випадків викликається пневмококом Френкеля, рідше - диплобацилою Фрідлендера, стрептококом, стафілококом, паличкою Пфейфера. Провокуючим фактором є простуда, яка знижує імунобіологічну реактивність. Хвороба часто виникає в осіб з алкоголізмом, авітамінозами, серцевою недостатністю, хронічною перевтомою.
Патанатомічні зміни при крупозній пневмонії зазнають певної еволюції, що дає можливість виділити кілька стадій процесу (К. Рокитанський): стадію припливу (від 12 год до 3 діб), стадію червоного спечінкування (1-3 доби), стадію сірого спечінкування (2-6 діб), стадію завершення.
Пневмонія починається з невеликого вогнища серозного запалення в задніх або задньо-бокових відділах легень навколо колоній пневмококів. Запалення поширюється контактним шляхом і досить швидко захоплює одну або кілька легеневих долей.
У своєму розвитку хвороба проходить чотири стадії: припливу, червоного спечінкування, сірого спечінкування і завершення. У стадії припливу легеня збільшена в об’ємі, тканина її набрякла і повнокрівна. У стадії червоного спечінкування ексудат збагачується на фібрин і еритроцити. Легені за щільністю нагадують печінку, на розрізі – темно-червоні. Колір мокротиння рожевий. На 4-6-й день склад ексудату змінюється: зникають еритроцити, зате зростає число нейтрофілів, які фагоцитують пневмококи. Поверхня легень на розрізі сірого кольору (стадія сірого спечінкування).
У період видужання ексудат розсмоктується. Інколи серед дрібнозернистого детриту можна знайти залишки фібрину.
Ускладнення крупозної пневмонії поділяють на легеневі й позалегеневі. До перших належать карніфікація, бронхоектазія, абсцедування, гангрена. Позалегеневі ускладнення - це пневмококові запальні процеси в різних органах (лімфаденіт, менінгіт, перитоніт, артрит тощо).
Терміном “вогнищева пневмонія (бронхопневмонія)” об’єднують різні за походженням запалення легень, спільною рисою яких є локалізація первинного процесу в бронхах. Звідси запалення переходить на легеневу тканину і може обмежитись ацинусом, долькою, сегментом або долею.
Вогнищева пневмонія зустрічається частіше, ніж крупозна. Як самостійне захворювання буває в дітей та осіб похилого віку. Вогнищева пневмонія ускладнює гострі респіраторні та вірусні захворювання (грип, кір). Вона може виникати при недостатності кровообігу, особливо на фоні застійних явищ у легенях (застійна пневмонія), при тривалому ліжковому режимі у важких і ослаблених хворих (гіпостатична пневмонія), в післяопераційному періоді (післяопераційна пневмонія), на грунті ателектазму, при закупорці бронхів слизом чи запальним ексудатом (ателектатична пневмонія), при недостатньому розправленні легень у новонароджених (паравертебральна), у зв’язку з потраплянням сторонніх тіл у дихальні шляхи (аспіраційна пневмонія), при пошкодженні головного мозку (наприклад при інсульті).
У більшості випадків причиною бронхопневмонії є бронхогенна (аерогенна) інфекція, однак не виключаються гематогенний і лімфогенний шляхи інфікування. Процес починається з бронхіол і переходить на альвеолярні ходи. До бронхіту може приєднатися перибронхіт. З перибронхіальної тканини процес переходить на сусідні альвеоли (перибронхіальна пневмонія.
Запалення альвеолярної тканини нерідко передує спаданню альвеол (ателектазу). Він є наслідком здавлювання ззовні або закупорки привідного бронха ексудатом і подальшого всмоктування повітря з альвеол, які втратили сполучення з повітроносними шляхами. Ателектаз - це активне спадання легеневої тканини, колапс - пасивне спадання під тиском ексудату чи пухлини. Виключення частини альвеол з дихальної функції спричиняє розвиток вікарної (компенсаторної) емфіземи.
Ексудат при бронхопневмонії складається із серозної рідини з домішкою лейкоцитів, відпалих клітин альвеолярного епітелію, еритроцитів, деколи - фібрину. Тому розрізняють серозну, гнійну, дескваматозну, геморагічну і фібринозну пневмонію.
Макроскопічно в легенях виявляють окремі запальні вогнища, які відповідають ураженим бронхам або долькам. Вони вибухають над поверхнею розрізу, мають жовто-сірий, сірий або червоний колір, щільні на дотик, тонуть у воді. При здавлюванні їх стікає каламутна рідина, яка не містить пухирців повітря. Із бронхіол вичавлюється слизисто-гнійний ексудат.
Бронхопневмонія здебільшого закінчується видужанням, але можливі ускладнення: гангрена легень, карніфікація, пневмосклероз.
Проміжна пневмонія поширюється, переважно, по проміжній тканині, при цьому в просвіті альвеол виявляється незначне скупчення ексудату. Проміжна пневмонія належить до атипових форм. Зустрічається при вірусних інфекціях, крупозній пневмонії. Процес починається з бронхіту з подальшим розповсюдженням процесу по лімфатичних шляхах (лімфангіт) або васкуліту (системний червоний вовчак). Деколи переважає продуктивне запалення (кір). Найчастіше зустрічається гнійний лімфангіт. Розрізняють перибронхіальну, міжлобулярну і міжальвеолярну пневмонію. Макроскопічно видно ущільнені жовтуваті стрічки, які відмежовують часточки одну від одної. Іноді при гнійному запаленні проміжки секвеструються і часточки відділяються. Така пневмонія сприяє розвитку інтерстиціальної емфіземи. Ускладнення - пневмосклероз, абсцедування, емпієма, медіастиніт.
Пневмонія в дітей має деякі особливості: а) запальний процес розвивається, переважно, в респіраторних відділах легень; б) інфікування відбувається внутрішньоутробно або через аспірацію навколоплідних вод; в) внаслідок високої проникності кровоносних судин утворюються гіалінові мембрани; г) інфекція частіше, ніж у дорослих, поширюється за межі легень: на нирки, печінку, головний мозок.
Хронічні неспецифічні захворювання легень
У загальній захворюваності населення третє-четверте місце після серцево-судинної, онкологічної і травматологічної патології належить хронічним неспецифічним хворобам легень. До них відносять поліетіологічні запальні процеси в стромі й паренхімі, які не пов’язані з хронічно перебігаючими специфічними інфекційними процесами. Це такі хвороби, як хронічний бронхіт, бронхоектази, емфізема легень, бронхіальна астма, хронічний абсцес, хронічна пневмонія, інтерстиціальні хвороби легень, пневмосклероз.
У розвитку хронічних неспецифічних захворювань легень розрізняють бронхогенний, пневмоніогенний і пневмонітогенний механізми. Бронхогенний механізм полягає в порушенні дренажної функції бронхів і бронхіальної провідності. Це спостерігається при хронічних бронхітах, бронхоектатичній хворобі, бронхіальній астмі, хронічній обструктивній емфіземі легень. Пневмоніогенний механізм пов’язаний із гострою пневмонією та її ускладненнями. За таким механізмом розвиваються хронічні необструктивні хвороби легень: хронічний абсцес, хронічна пневмонія. Умовно вважається, що гостра пневмонія перейшла у хронічну, якщо клініко-рентгенологічні прояви запалення легеневої тканини помітні через 6-8 тижнів від початку хвороби. Пневмонітогенний механізм характерний для розвитку хронічних інтерстиціальних захворювань легень. Це група гетерогенних хвороб, які починаються з пневмоніту - первинного запального процесу в міжальвеолярнім інтерстиції.
Термінальною фазою всіх хронічних неспецифічних захворювань легень є пневмосклероз або пневмоцироз, вторинна легенева гіпертензія, гіпертрофія правого шлуночка серця і серцево-легенева недостатність.
Бронхоектази
Бронхоектази - уроджені й набуті розширення бронхів у вигляді циліндрів або мішка. Уроджені бронхоектази виникають у зв’язку з порушенням формування бронхіального дерева. Вони відзначаються хаотичним розташуванням структур стінок бронхів. Інколи бронхіоли закінчуються сліпо в паренхімі легень, з них утворюються кісти. У таких випадках говорять про кістозну легеню. Набуті бронхоектази пов’язані з гострим бронхітом, пневмонією, ателектазом і колапсом легень.
За формою розширення бронхів розрізняють мішкоподібні бронхоектази (локальне випинання стінки) і циліндричні бронхоектази (дифузне розширення просвіту бронха). Розширення дрібних бронхів позначають як бронхіолоектази. Легені в таких випадках мають вигляд комірок.
У стінці бронхів спостерігаються явища хронічного запалення, метаплазію призматичного епітелію в багатошаровий плоский, дистрофічні зміни з боку еластичних волокон, хрящової тканини і лейоміоцитів, склероз. У порожнинах бронхоектазів скупчуються слиз і гнійний ексудат. На цьому грунті виникають абсцеси, перифокальна гнійна пневмонія, перифокальний фіброз, обструктивна емфізема. У судинах розвивається склероз, що при наявності множинних бронхоектазів та емфіземи призводить до розвитку гіпертензії в малому колі кровообігу і гіпертрофії правого шлуночка серця. З’являються ознаки гіпоксії з подальшим порушенням трофіки тканин. Дуже характерною ознакою є потовщення нігтьових фаланг пальців рук і ніг у вигляді барабанних паличок.
Емфізема легень - патологічний стан легеневої тканини, який характеризується підвищеним вмістом у ній повітря. Розрізняють везикулярну, хронічну дифузну обструктивну, хронічну вогнищеву, вікарну, первинну панацинарну, старечу й інтерстиціальну емфіземи.
Розвиток везикулярної емфіземи пов’язаний із хронічним бронхітом, бронхіолітом і їх наслідками - множинними бронхоектазами та пневмосклерозом. З’ясовано, що при цих захворюваннях наявний дефіцит інгібіторів протеаз - трипсину, еластази, колагенази. Недостатність важливого сироваткового інгібітора 1-антитрипсину може бути генетично зумовлена. Активація еластази і колагенази спричиняє руйнування міжальвеолярних перегородок із злиттям альвеол у більші.
Хронічна дифузна обструктивна емфізема виникає при хронічному дифузному бронхіті. Розвиток її зводиться до клапанного механізму. Він полягає у тому, що слизовий згусток, який утворюється у дрібних бронхах і бронхіолах, при вдиху пропускає повітря в альвеоли, але не дозволяє йому вийти під час видиху. Повітря скупчується в ацинусах, які внаслідок недостатності еластичних і колагенових волокон розширюються. При переважному розширенні респіраторних бронхіол і ацинуса говорять про центроацинарну емфізему, а в разі розширення великих бронхів і ацинуса - про панацинарну емфізему.
Розтягнення стінок ацинуса призводить до стоншення міжальвеолярних перегородок, розширення міжальвеолярних пор і утворення везикулярних пухирів.
Капілярна сітка перегородок запустіває. Таким чином, спостерігається значне зменшення площі газообміну і порушується вентиляційна функція легень. Запустівання капілярної сітки альвеол разом із склерозом міжальвеолярних капілярів призводить до розвитку гіпертензії малого кола кровообігу і гіпертрофії правого шлуночка серця (легеневе серце).
Хронічна вогнищева емфізема виникає внаслідок перифокального розширення ацинусів і респіраторних бронхіол навколо старих вогнищ туберкульозного запалення або постінфарктних рубців. При злитті кількох пухирів говорять про бульозну емфізему.
Пухирі, які розташовані під плеврою, можуть прориватися в плевральну порожнину і викликати спонтанний пневмоторакс. Цей вид емфіземи не супроводжується гіпертензією малого кола кровообігу, оскільки капілярне русло пошкоджується на обмеженій ділянці легень.
Вікарну емфізему ще називають компенсаторною. Вона виникає після видалення частини легені або однієї з легень. Цей вид емфіземи супроводжується компенсаторною гіпертрофією і гіперплазією структур легені, яка залишилася.
Причина первинної (ідіопатичної) емфіземи невідома. Для неї характерні такі ознаки, як атрофія стінки альвеол, редукція капілярної стінки, гіпертензія малого кола кровообігу.
Розвиток старечої емфіземи пов’язаний із віковою інволюцією легень.
Інтерстиціальна емфізема характеризується проникненням повітря у проміжну тканину. Причиною такого явища є розрив альвеол при сильних кашльових рухах. Через клітковину кореня легені повітря проникає в міжклітинні простори середостіння (пневмомедіастинум), підшкірну клітковину шиї, грудної клітки, голови (підшкірна емфізема). При натискуванні на роздуті повітрям ділянки шкіри чути характерний хруст (крепітація).
Бронхіальна астма - це хронічне захворювання алергічної природи, яке характеризується приступами експіраторної задишки. Виділяють дві головні форми бронхіальної астми: атопічну й інфекційно-алергічну.
Атопічна форма виникає при дії на дихальні шляхи алергенів неінфекційного походження. У половині випадків хвороба зумовлена кімнатним пилом, до складу якого входять високоалергічні вуглеводи - продукти розпаду целюлози з бавовника. Крім того, в кімнатному пилові знайдений особливий вид кліща, з яким пов’язують виникнення бронхіальної астми в дитячому віці. З інших алергенів найбільше значення мають такі, як рослинний пилок, епідерміс і шерсть тварин, ліки (ацетилсаліцилова кислота, морфін), побутові хімікати (пральні порошки, лаки). Інфекційно-алергічна бронхіальна астма розвивається у хворих з бронхолегеневою патологією, викликаною інфекційними агентами - вірусами, бактеріями, грибами.
Патогенез обох форм бронхіальної астми подібний. У ньому виділяють імунологічну, патохімічну і патофізіологічну стадії. При атопічній формі імунологічна стадія характеризується гіперпродукцією і нагромадженням ІgЕ. Ці антитіла адсорбуються на клітинах бронхіол і при повторному потраплянні антигена в дихальні шляхи взаємодіють із ним за механізмом анафілаксії. Формується реакція негайного типу, приступ задишки виникає через кілька хвилин після дії антигена. При інфекційно-алергічній бронхіальній астмі імунологічна стадія розгортається за механізмом гіперчутливості сповільненого типу, де головну роль відіграють не антитіла, а сенсибілізовані лімфоцити. Задишка з’являється через 12-36 год після контакту з алергеном.
Протягом патохімічної стадії під впливом комплексів антиген - антитіло вивільнюються біологічно активні речовини: гістамін, ацетилхолін, простагландини, лейкотрієни. Вони порушують функцію клітин-мішеней, закладених у стінках бронхіол - лейоміоцитів, келихоподібних та інших клітин. Це проявляється бронхоспазмом, гіперсекрецією слизу і набряком слизової бронхіол.
Врешті-решт вентиляційні можливості їх сильно обмежуються. Особливо страждає видих, коли за рахунок додаткового напруження дихальних м’язів створюється високий внутрішньолегеневий тиск. Бронхіоли спадаються, і видих утруднюється або взагалі стає неможливим.
Порушення дихання у хворих на бронхіальну астму проявляється у вигляді повторних приступів задишки. Під час приступу спостерігається інфільтрація стінок бронхіол еозинофілами, нейтрофілами, лаброцитами, моноцитами і Т-лімфоцитами. Виникають набряк слизової і підслизової, обтурація бронхіол слизом, у якому знаходяться еозинофіли і злущений епітелій. У легеневій тканині розвивається гостра обструктивна емфізема з вогнищами ателектазу. Як результат настає дихальна недостатність, яка може призвести до смерті хворого під час приступу.
До хронічних проявів бронхіальної астми належать явища дифузного хронічного бронхіту, потовщення і гіалінозу базальної мембрани бронхіол, склерозу міжальвеолярних перегородок, хронічної обструктивної емфіземи легень, гіпертензії малого кола кровообігу, гіпертрофії правого шлуночка серця.
Професійні захворювання легень
Силікоз і антракоз належать до групи пневмоконіозів - професійних хвороб, які викликаються дією промислового пилу.
Причина силікозу - тривале вдихання пилу, що містить вільний оксид кремнію SiO2. Кристалічний оксид кремнію у тканинній рідині повільно розчиняється і перетворюється в колоїдний розчин кремнієвої кислоти. Остання пошкоджує тканину легень та ініціює фіброзний процес.
Певну роль у патогенезі силікозу відіграє пошкодження мембрани фаголізосом часточками кварцу, в результаті чого в цитоплазму макрофагів виливаються гідролітичні ферменти. Продукти автолізу макрофагів стимулюють проліферативну активність фібробластів.
Перебіг силікозу здебільшого хронічний. У слизовій і підслизовій носа, гортані, трахеї, інтерстиції легень, лімфатичних вузлах виявляються явища атрофії, склерозу й утворення силікатичних вузликів. Вони мають круглу або неправильну форму, колір їх сірий або сіро-чорний. В одних випадках силікатичні вузли побудовані з концентрично розташованих гіалінізованих сполучнотканинних пучків, в інших - з неправильно спрямованих колагенових пучків. В обох випадках виявляють вільний пил або пил у макрофагах. Їх називають пиловмісними клітинами - коніофагами.
За морфогенезом розрізняють три форми силікозу. При міліарній формі переважають дрібні вузлики величиною з просяне зерно. При пухлинній формі силікатичні вузли великі, вони нагадують пухлину і займають більшу частину легеневої долі або й всю долю. Дифузно-склеротична форма характеризується незначною кількістю міліарних вузликів і переважанням дифузного розростання сполучної тканини по ходу бронхів, судин і міжальвеолярних перегородок.
При всіх формах силікозу спостерігають розвиток хронічного бронхіту, пневмосклерозу, гіпертензії малого кола кровообігу, гіпертрофії правого шлуночка серця. Інколи силікотичний вузол може піддаватися розпаду з утворенням силікотичної каверни. У генезі каверн суттєве значення має нестійкість новоутвореної сполучної тканини. Зокрема, вона менш стійка до дії колагенозу. До силікозу часто приєднується туберкульоз. У таких випадках хворобу називають силікотуберкульозом.
Антракоз виникає при тривалому вдиханні вугільного пилу. Хвороба характеризується розвитком сполучної тканини в місцях відкладання вугільного пилу: в міжальвеолярних перегородках, по ходу бронхів і судин. Сполучна тканина розростається навколо скупчень пилу, не виведеного коніофагами через бронхіальне дерево або лімфатичні судини. Такі вузлики називають антракотичними.
При перевантаженні лімфатичних вузлів вугільним пилом і їх склерозі виникають застій лімфи, гіпоксія і закислення строми легень. На цьому грунті розвивається пневмосклероз - так звана чорна індурація легень.
Антракоз ускладнюється хронічним бронхітом, пневмосклерозом, емфіземою, легеневою гіпертензією і вогнищевою пневмонією. Внаслідок розладів кровообігу і безпосереднього впливу вугільного пилу інколи виникають змертвіння і розм’якшення легеневої тканини з утворенням каверн. Ця форма антракозу супроводжується кровохарканням і нагадує вторинний туберкульоз, через що її називають чорними сухотами.
Пневмоторакс
Так називають патологічний стан, який характеризується скупченням повітря між вісцеральною і парієтальною плеврами. Він може бути однобічним, двобічним і, залежно від величини повітряного пухиря, частковим або тотальним. Якщо повітря проникає у плевральну порожнину при вдиху і виходить при видиху, це відкритий пневмоторакс. У випадках зміщення тканин, які оточують рановий канал, повітря замикається у плевральній порожнині, і такий пневмоторакс називають закритим. Інколи м’які тканини ранового каналу зміщуються таким чином, що дають можливість повітрю проникати в порожнину плеври при вдиху, але перекривають отвір при видиху. Такий пневмоторакс отримав назву клапанного.
За етіологією розрізняють травматичний, операційний, спонтанний і штучний пневмоторакс. Травматичний пневмоторакс виникає у випадках проникаючих поранень грудної клітки. Він часто поєднується з гемотораксом.
Операційний пневмоторакс неминучий при хірургічних втручаннях, пов’язаних із розкриттям плевральної порожнини.
Спонтанний пневмоторакс характеризується начебто безпричинним скупченням повітря у плевральній порожнині. У таких випадках знаходять бульозну емфізему, кісти, плевральні злуки, які призводять до розриву вісцеральної плеври. При наявності бронхо-плевральних нориць (туберкульоз, гангрена, абсцес) у плевральній порожнині, крім повітря, може скупчуватися гній (піопневмоторакс).
Пневмоторакс спричиняє колапс легені. Штучний пневмоторакс, викликаний введенням у плевральну порожнину повітря, використовується для лікування туберкульозних каверн.
При вневмотораксі спостерігають зміщення і флотацію середостіння під час вдиху і видиху. Це призводить до стиснення і перегину порожнистих вен, зменшення притоку крові до серця.
Порушення газообміну пов’язані з розвитком так званого парадоксального дихання. При видиху повітря переміщується із здорової легені в колабовану, а при вдиху - навпаки. Такий маятникоподібний рух повітряного потоку різко знижує ефективність зовнішнього дихання. Якщо пневмоторакс не ліквідувати, розвивається медіастинальна і підшкірна емфізема, а у фіналі - прогресуюча легенево-серцева недостатність.
Гіпоксія (кисневе голодування) - це типовий патологічний процес, який виникає внаслідок недостатнього постачання тканин киснем або недостатнього використання його тканинами. Запаси кисню в організмі мізерні - 0,025-0,030 л/кг маси тіла. Тому гіпоксія - дуже поширений процес, він лежить в основі багатьох захворювань або супроводжує їх.
Виділяють чотири головні типи гіпоксій: гіпоксична, гемічна, циркуляторна, гістотоксична. У таблиці приведена характеристика їх за дихальними показниками крові.
Характеристика різних видів гіпоксії
|
Гіпоксія
|
Норма
|
Гемічна
|
Циркуляторна
|
Тканинна
|
Гіпоксична
|
|
|
Киснева ємкість крові в об % |
20 |
10 |
20 |
20 |
20 |
|
|
Артеріальна кров |
Вміст О2 в об % |
19 |
9,5 |
19 |
19 |
14,8 |
|
Насичення О2 |
95 |
95 |
95 |
95 |
74 |
|
|
Тиск О2 в мм рт.ст. |
100 |
100 |
100 |
100 |
45 |
|
|
Венозна кров |
Вміст О2 в об % |
14,8 |
5,3 |
10,6 |
18 |
10,6 |
|
Насичення О2 |
74 |
53 |
53 |
90 |
53 |
|
|
Тиск О2 в мм рт.ст. |
41 |
28 |
28 |
80 |
21 |
|
|
Артеріо-венозна різниця за О2 |
4,2 |
4,2 |
8,4 |
1,0 |
4,2 |
|
Суть її зводиться до того, що в артеріальній крові знижується напруження кисню, зменшується насичення киснем гемоглобіну і в результаті зменшується загальний вміст кисню, тобто розвивається гіпоксемія.
Відомо декілька причин, здатних знизити напруження кисню в крові, що відтікає від легень. Насамперед слід назвати зниження парціального тиску кисню у вдихуваному повітрі. Людина зустрічається з цим фактором при підйомі на висоту (альпіністи, дослідники, льотчики). Парціальний тиск кисню на рівні моря дорівнює 159 мм рт.ст., на висоті 5500 м - тільки 80 мм рт.ст.
Як правило, дія низького парціального тиску кисню на людський організм короткочасна. Хронічного впливу зазнають жителі гірських районів. Понад 90 % населення земної кулі живе в низинних місцевостях або на плоскогір’ї. На висоті 2000 м проживає приблизно 250 млн осіб, на висоті до 3000 м - понад 50 млн, на високогір’ї (3000-5300 м) – понад 30 млн. Найбільша кількість жителів високогір’я припадає на Азію (Гімалаї) і Південну Америку (Анди). Промислові розробки корисних копалин в Андах ведуться на висоті 2000 м.
В низинних місцевостях зниження парціального тиску кисню в повітрі можливе тоді, коли він заміщується іншими газами. Наприклад, в шахтах кисень може бути витіснений метаном, в колодязях - вуглекислим газом. Тиск кисню знижується під час роботи в замкнутих просторах, при вдиханні газової суміші з низьким вмістом кисню. Гіпоксію такого походження називають екзогенною.
Друга різновидність гіпоксичної гіпоксії пов’язана з дихальною недостатністю, тобто з порушенням основних процесів, які забезпечують зовнішнє дихання - вентиляції, дифузії і перфузії. Її називають дихальною, або респіраторною.
Зниження альвеолярної вентиляції і зниження парціального тиску кисню в альвеолярному повітрі трапляється при ураженні дихальних шляхів і паренхіми легень (емфізема ларингоспазм, набряк гортані, бронхоспазм, аспірація стороннього тіла, пухлина), при значному зменшенні об’єму легень (пневмоторакс, гідроторакс), при деформаціях грудної клітки, пригніченні дихального центра наркотиками.
Погіршення дифузії кисню через альвеолярну стінку пов’язане з її потовщенням і зміною гістологічної структури (фіброз, набряк, пневмоконіоз, пневмонія).
Змішування артеріальної і венозної крові має місце при деяких вадах серцево-судинної системи, наприклад при незарощенні Боталової протоки.
ВІДЕОФІЛЬМ:
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ГІПОКСИЧНА ГІПОКСІЯ У ЩУРА
Гемічна гіпоксія
Основа цієї гіпоксії - зменшення кисневої ємкості крові. Киснева ємкість - це той об’єм кисню в літрах, який може бути зв’язаний 100 мл крові при 100 %-ному насиченні гемоглобіну (без врахування кисню, розчиненого в плазмі). Оскільки гемоглобін крові, що відтікає від легень, насичується киснем лише на 95-97 %, то фактичний вміст кисню в крові нижчий від кисневої ємкості.
В умовах патології киснева ємкість може різко зменшуватися. Можливі два варіанти гемічної гіпоксії - анемічний і токсичний.
При анемічній формі зменшується кількість циркулюючого гемоглобіну - внаслідок крововтрати, гемолізу еритроцитів або пригнічення кровотворної функції кісткового мозку.
Токсична форма виникає в разі отруєння гемічними отрутами. При цьому загальний вміст гемоглобіну в крові залишається нормальним, зате зменшується вміст функціонально активного гемоглобіну. Частина його перетворюється на такі сполуки, які не спроможні виконувати кисеньтранспортну функцію.
Найчастіше гемоглобін зв’язується чадним газом (оксидом вуглецю, СО). Ця сполука називається карбоксигемоглобіном. Оксид вуглецю досить розповсюджений як продукт неповного згоряння палива. Крім побутових випадків, трапляються отруєння ним на виробництві - в котельнях, доменних і мартенівських цехах, на керамічних і цементних заводах, на підприємствах хімічної промисловості, під час випробування двигунів внутрішнього згоряння. Гіпоксія виникає навіть при незначних концентраціях СО в повітрі. Оскільки карбоксигемоглобін у 300 разів стійкіший, ніж оксигемоглобін, то частина його практично виключається з транспортної функції. Зменшується киснева ємкість і настає гіпоксія.
Інший тип токсичної гемічної гіпоксії виникає на грунті метгемоглобінемії. Двовалентне залізо гема у цьому випадку перетворюється на тривалентне, яке не може приєднувати і транспортувати кисень.
Метгемоглобінемії поділяються на дві групи - спадкові (первинні) і набуті (вторинні). Спадкові форми зумовлені синтезом аномального гемоглобіну, утворенням ендогенних продуктів, які окислюють гемоглобін, і дефіцитом ферментів, які відновлюють метгемоглобін назад у гемоглобін. Серед екзогенних метгемоглобінутворювачів найважливіші такі: а) сполуки азоту - окиси, нітрити; б) аміносполуки - гідроксиламін, анілін, фенілгідразин, параамінобензойна кислота; в) окислювачі - хлорати, перманганати, хінони, піридин, нафталін; г) окислювально- відновні фарби - метиленова синька; д) медикаментозні препарати - новокаїн, пілокарпін, фенацетин, ПАСК, барбітурати, ацетилсаліцилова кислота та інші.
В нормі вміст метгемоглобіну в крові людини складає 0,3-3,0 г/л. Ця фізіологічна метгемоглобінемія зумовлена дією молекулярного кисню. Гемоглобіноокислювачі можуть доводити рівень метгемоглобіну до високих цифр. Коли концентрація його досягне 75 %, настає смерть.
Метгемоглобінемія - найчастіша форма гемічної гіпоксії. Механізм її закладений в самому еритроциті, в гені. Відомо, що гемоглобін лабільно приєднує кисень, не змінюючи валентності атома заліза, який перебуває в захисній формі (тобто двовалентній). При дії окислювачів відбувається орбітальне зміщення електрона, і залізо гема трансформується з двовалентного у тривалентне. Гемоглобін втрачає активний центр, а разом з ним - кисеньтранспортну функцію. Киснева ємкість крові зменшується.
Циркуляторна гіпоксія
Цей вид гіпоксії зумовлений зниженням швидкості кровотоку, тобто сповільненням доставки кисню до тканин. Вона виникає в результаті сповільнення загального кровотоку при серцевій чи судинній недостатності або внаслідок місцевих розладів кровопостачання. Чистої циркуляторної гіпоксії практично не буває. Як локальне явище вона спостерігається при ішемії окремих органів. Коли розлади кровообігу захоплюють мале коло, то до циркуляторної гіпоксії обов’язково приєднується гіпоксична.
У випадках порівняно чистої циркуляторної гіпоксії дихальні показники артеріальної крові не змінені. Гіпоксія виникає тому, що зменшується об’єм кисню, який доставляється до тканин за одиницю часу. При повільному проходженні крові через тканини останні утилізують більше кисню, ніж у нормі, тому найпоказовішою зміною з боку дихальних показників крові буде збільшення артеріовенозної різниці за киснем. Саме цей показник свідчить про зменшення швидкості кровотоку і відбиває суть гіпоксії даного типу.
До кисневого голодування приводить не тільки абсолютна, але й відносна недостатність кровообігу. Під відносною недостатністю розуміють таку форму її, коли споживання кисню перевищує максимально можливу доставку його до тканин. За приклад можна взяти серцевий м’яз. За умов симпатичної гіперактивності адреналін стимулює роботу міокарда і підвищує споживання ним кисню. Водночас адреналін розширює коронарні судини. Проте навіть максимально можливе зростання коронарного кровообігу всерівно відставатиме від збільшеної потреби в кисні. Виникне гіпоксія, яку також відносять до циркуляторного типу.
Гістотоксична гіпоксія
В основі цієї гіпоксії лежить нездатність тканин утилізувати кисень, тому головним показником її буде мала артеріовенозна різниця. Ні вміст кисню в крові, ні доставка його до тканин не порушені, але за одиницю часу тканини використовують його менше, ніж необхідно для забезпечення енергетичних потреб. Причина цього явища полягає у зниженні активності дихальних ферментів.
У тканинному диханні беруть участь три ферментні системи - піридинзалежні дегідрогенази, флавінзалежні дегідрогенази і цитохроми. Блокада будь-якої з цих систем приведе до порушення переносу електронів по дихальному ланцюгу від субстрату до молекулярного кисню і спричинить гістотоксичну гіпоксію. Ферменти дихального ланцюга пригнічуються ціанідами, монойодацетатом, наркотиками, спиртом, формальдегідом, ацетоном, етилуретаном, сірководнем, оксидом вуглецю та іншими середниками.
Схема порушень тканинного дихання.
Типовий приклад гістотоксичної гіпоксії - отруєння ціанідами, які пригнічують цитохромоксидазу. Окислення-відновлення цитохромів блокується місцевими анестетиками (новокаїном). Флавінові ферменти втрачають активність при дефіциті вітаміну В2 (рибофлавіну), що входить до їх складу. Активність піридинових ферментів гальмується при дефіциті вітаміну РР (нікотинової кислоти).
Перелічені чотири види гіпоксії рідко бувають ізольованими. Частіше спостерігається поєднання двох-трьох видів. Такі комбінації називають змішаними гіпоксіями.
Порушення окисно-відновних процесів при гіпоксії відбивається на обміні речовин. Через брак кисню пригнічується цикл Кребса - головний шлях енергозабезпечення клітини. Зменшується утворення енергії, а заодно й кількість фосфорних сполук з макроергічними зв’язками - аденозинтрифосфату (АТФ) і креатинфосфату.
При гіпоксії посилюється розпад жирів, у кров виходять вільні жирні кислоти. Вони не можуть бути повністю утилізовані в циклі Кребса і перетворюються на кетонові тіла - ацетон, ацетооцтову і b -гідроксимасляну кислоти. Недоокислені продукти вуглеводного і жирового обмінів приводять до розвитку метаболічного ацидозу.
Порушення білкового обміну полягає в тому, що послаблюються процеси синтезу (анаболізму) і посилюються процеси розпаду (катаболізму). В крові скупчується аміак, який ще більше гальмує цикл Кребса і утворення АТФ.
В умовах гіпоксії порушується функція калій-натрієвого насоса. Мембрани стають високопроникливими для цих іонів. Клітини втрачають калій, зате в них проникає багато натрію. Це приводить до внутрішньоклітинного набряку.
В результаті обмінних розладів настає енергетичне голодування клітин, виникають різноманітні порушення їх ультраструктури і функції. Деструктивні зміни стосуються, в першу чергу, біологічних мембран - клітинних оболонок, мембран внутрішньоклітинних органел і базальних мембран судин.
Ранньою ознакою гіпоксії є порушення гемодинаміки в мікроциркуляторному руслі - стаз, плазматичне просякання судинних стінок, а також некробіотичні зміни в них з підвищенням проникливості і виходом плазми в перикапілярний просвіт Розвивається набряк головного мозку, легень та інших органів. При вираженій гіпоксії проникливість судинних стінок зростає настільки, що з’являються численні діапедезні цяткові крововиливи в шкіру, слизові, серозні оболонки, у строму тканин.
В паренхімі органів гіпоксія виражається, в першу чергу, зниженням вмісту, а то й зникненням глікогену. В клітинах з’являється нейтральний жир у вигляді пиловидних, дрібно- і великокрапельних включень та гранули білка. Механізм розвитку жирової і білкової дистрофій однаковий. При гіпоксії пригнічені окисно-відновні процеси, тому жири і білки, які надходять з кров’ю, не реалізуються клітинами як пластичний і енергетичний матеріал, а накопичуються. Крім того, деструкція мембран внутрішньоклітинних ультраструктур, побудованих з ліпопротеїдних комплексів, супроводжується їх розпадом, вивільненням жирів і білків і накопиченням їх в цитоплазмі. У найбільш чутливих до гіпоксії клітинах головного мозку розвивається вакуолізація, пікноз, хроматоліз. В серці жирова і білкова дистрофії раніше настають у тих кардіоміоцитах, які розташовані біля венозного відтинку капілярів, тому що у венах вміст кисню нижчий. В печінці дистрофічні зміни при гіпоксії розпочинаються з центру дольок, знову ж таки тому, що в центральній частині вміст кисню нижчий. На ранніх стадіях гіпоксії структурні зміни клітин і тканин зворотні. Якщо усунути гіпоксію, то структура і функція їх відновиться.
При хронічній гіпоксії сповільнюються регенераторні процеси, що зумовлено зниженим енергетичним забезпеченням і посиленою деструкцією клітин. Функція клітин і тканин знижується, розміри їх зменшуються, тобто настає атрофія. Гіпоксія стимулює розростання сполучної тканини, в органах розвивається склероз. Такий процес спостерігається в міокарді, коли внаслідок прогресуючого звуження коронарних судин розвивається дифузний кардіосклероз. Звуження просвіту судин головного мозку при атеросклерозі зумовлює атрофію і гліальний склероз речовини мозку, що клінічно виражається старечою забудькуватістю. Недостатнє кровопостачання нирок при гіпертонічній хворобі і атеросклерозі веде до їх атрофії і зморщення. Звуження артерій ніг супроводиться атрофією м’язів і переміжною кульгавістю. Отже, при наростанні гіпоксії мінімальні зворотні дистрофічні зміни клітин і тканин переходять у грубі, незворотні, атрофічні і склеротичні зміни, супроводжуються зниженням функції органів.
Не всі органи однаково реагують на гіпоксію. Найбільш чутлива нервова система. Нейрони кори головного мозку обходяться без кисню не довше, ніж 5-6 хв, навіть за нормальних умов вони перебувають на грані гіпоксії. На висоті коло 8000 м у них виникають незворотні патологічні зміни, найчастіше - в лобних ділянках, найрідше - у вискових. Легко пошкоджуються нейрони мозочка. Більш стійкі дихальний і судинноруховий центри, вони витримують повне припинення кровопостачання на 30 хв. Спинний мозок зберігає життєдіяльність протягом годинної гіпоксії.
Друге місце за чутливістю до гіпоксії посідає серце. На скорочення м’язових волокон затрачається половина утворюваної ними енергії, тому гіпоксія, що супроводжується енергетичним дефіцитом, різко знижує скоротливу функцію міокарда. Крім того, надлишок кальцію в кардіоміоцитах затримує їх розслаблення, вкорочує діастолу і ще більше зменшує їх скоротливу здатність. Провідна система серця в цілому стійкіша до кисневого голодування, порівняно із скоротливим міокардом. Резистентність її відділів зростає від основи до верхівки серця. Найбільш витривалі клітини Пуркіньє, які забезпечуються енергією переважно за рахунок безкисневого гліколізу. Різке зменшення кровопостачання міокарда приводить до дистрофічних і некротичних змін, небезпечних для життя.
Змінюється також робота дихального апарту. Виникає задишка, внаслідок пригнічення дихального центра з’являється періодичне дихання.
Гальмується секреторна діяльність травного каналу, сечовидільна функція нирок, гормоноутворююча здатність ендокринних залоз.
Компенсаторно-пристосовні реакції, що вмикаються при гіпоксіях, можна поділити на чотири групи - дихальні, гемодинамічні, кров’яні і тканинні.
Дихальні реакції проявляються задишкою з почащеним і поглибленим диханням. Її називають висотною, або гіпоксичною, або компенсаторною. Задишка виникає у відповідь на подразнення хеморецепторів дуги аорти і синокаротидної зони гіпоксичною кров’ю. Завдяки задишці збільшується легенева вентиляція. Компенсаторне значення гіпервентиляції незаперечне, але не абсолютне, оскільки вслід за тривалою і надмірною гіпервентиляцією настає гіпокапнія. Вона негативно позначається на регуляції дихання. Раптову втрату свідомості при підйомі на висоту пояснюють саме паралічом дихального центра.
До гемодинамічних реакцій належать такі:
а) тахікардія;
б) збільшення ударного об’єму крові внаслідок дії адреналіну на b -адренорецептори міокарда;
в) збільшення серцевого викиду;
г) прискорення кровотоку;
д) звуження периферичних судин і розширення судин життєвоважливих органів, тобто централізація кровообігу, перерозподіл крові до серця, мозку, легень при одночасному обмеженні кровопостачання м’язів, кишок, шкіри, селезінки.
Група кров’яних реакцій включає, перш за все, ті, що збільшують кисневу ємкість крові. Для гіпоксії характерний еритроцитоз, тобто збільшення кількості еритроцитів в одиниці об’єму крові. Спочатку це стається за рахунок виходу еритроцитів із депо, функцію якого виконують капіляри шкіри, печінки, селезінки, легень. В нормі там знаходиться до 45 % крові. Якщо гіпоксія тривала, стимулюється еритропоетичний росток кісткового мозку. Цю стимуляцію здійснюють еритропоетини, які виділяються переважно нирками. Вони діють на еритропоетинчутливі клітини і примушують їх розмножуватися і диференціюватися у дозрілі еритроцити. Одночасно зростає синтез гемоглобіну, і заряд його у кожному еритроциті стає більшим. Крім того, підвищується спорідненість гемоглобіну до кисню в легенях і знижується - в тканинах.
Реакції тканинного типу спрямовані на зменшення потреби в кисні (зниження основного обміну), максимальну утилізацію кисню з крові (активація ферментів дихального ланцюга), отримання енергії у безкисневих процесах (активація гліколізу).
Перелічені вище компенсаторно-пристосовні реакції у повному обсязі проявляються при гіпоксичній гіпоксії.
Для дослідження функцій легень використовують бронхоскопію, спірографію, пікфлоуметрію.
Спірографія
Спірографія в даний час є одним з основних методів діагностики захворювань органів дихання.
Даний метод дозволяє оцінювати функціональний стан легень і бронхів, зокрема життєву ємність легень, прохідність дихальних шляхів, виявляти обструкцію (спазм бронхів) і ступінь вираженості патологічних змін.
За допомогою комп'ютерної спірометрії можна точно виявити прихований спазм бронхів - основний симптом грізних легеневих захворювань - бронхіальної астми та хронічного обструктивного бронхіту, провести точну диференціальну діагностику між цими захворюваннями, оцінити ступінь тяжкості хвороби, підібрати оптимальну тактику лікування і визначити ефективність проведеної терапії в динаміці. Дане дослідження дозволяє також вирішити принципове питання про оборотності (оборотна або частково оборотна) бронхіальної обструкції. Для цього проводяться спеціальні проби з інгаляцією бронхорозширюючих лікарських препаратів.
Спірографію необхідно проводити при:
тривалому та затяжному кашлі (протягом 3-4 тижнів і більше, часто після перенесених ГРВІ та гострого бронхіту);
виникненні задишки, відчуття "закладеності" в грудній клітці;
виникненні "свистячого" дихання переважно при видиху;
виникненні відчуття утрудненого видиху і вдиху.
(див. приклади спірограм)
Пікфлоуметрія
Пікфлоуметрія – визначає максимальний об'єм повітря, що видихається при форсованому видиху. Вимірюється в літрах за хвилину часу. Швидкість потоку повітря, що видихається залежить від величини обструкції середніх і великих бронхів. Так як при астматичних захворюваннях обструктивні процеси поширюються на великі та середні бронхи, використання пікфлоуметріі полегшує діагностику і моніторинг бронхіальної астми. При хронічних неспецифічних захворюваннях легенів обструкція виникає в більш дрібних бронхах, тому пікфлоуметрія при ХНЗЛ не є достовірним методом діагностики та моніторингу захворювання.
Інтерпретація показань пікфлоуметріі.
Навіть в одної і тої ж людини можуть бути істотні розбіжності в показниках пікфлоуметрії. Для кожної людини характерний свій денний і нічний режим. Для визначення різниці між показниками вдень і вночі використовується варіаційний тест. Крім нормальних показників пікфлоуметрії розрізняють ситуації, які пов'язані з розвитком того чи іншого захворювання. З практичної точки зору, необхідно визначити для кожного пацієнта його власну норму. Це можна зробити, використовуючи так звані найкращі особисті показники пацієнта.
Виконання пікфлоуметрії
• при кожному вимірі пацієнт повинен займати однакову позу (сидячи або стоячи)
• встановіть стрілку на нуль
• пікфлоуметр утримується горизонтально за допомогою двох рук, при цьому треба уникати блокування вихідного повітря з пікфлоуметра
• положення шиї нейтральне (шия не зігнута)
• вдихніть максимально глибоко
• мундштук пікфлоуметра обхоплюється губами і зубами (уникати закривання отвору мундштука язиком)
• тепер необхідно з максимальною силою видихнути повітря, при цьому важлива сила видиху, а не кількість повітря, що видихається
• свідчення враховуються тільки на першій секунді
• повторюють цю процедуру двічі і виберають максимальний показник