ГБО
Гипербарическая медицина получает все большее распростране-
ние в различных странах мира.В России в настоящее время более
чем в 200 городах функционируют отделения ГБО.
Широкое распространение данный метод получил в связи с
тем,что гипоксия-одна из центральных проблем современной патоло-
гии.Как известно, подавляющее большинство заболеваний человека
ведет к развитию кислородной недостаточности или обусловленную
ею, поэтому тяжесть гипоксии нередко является определяющим фак-
тором,решающим исход данного заболевания.В клинических условиях
гипоксия обычно возникает вторично,однако,развившись,она в свою
очередь усогубляет течение основного заболевания, что ведет к
утяжелению уже имеющейся кичлородной недостаточности и снижению
функциональных резервов ее коррекции-круг замыкается, и состоя-
ние больного начинает прогрессивно ухудшаться, если во время не
будут использованы действенные средства антигоноотической (?)
терапии.
Как часто встречается гипоксия в клинике?
Это большинство поражений аппарата:
а) внешнего дыхания;
б) системы кровообращения;
в) красной крови;
г) ЦНС;
д) эндокринных желез,которые в свою очередь регу-
лируют деятельность этих систем и активность метаболизма орга-
низма в целом.
- 2 -
Поэтому возможность эффективного воздействия на уже развив-
шуюся кислородную недостаточность или,предупреждение ее при раз-
личных экстемальных состояниях служит залогом благоприятного ис-
хода подавляющего большинства острых и хронических заболева-
ний,роль ГБО при этом трудно переоценить.
Что в настоящее время вкладывается в понятие "гипоксия"
Гипоксия это не только понижение содержания кислорода в тканях
вледствие нарушения поступления кислорода к местам его непос-
редственного потребления (митохондрии),но и нарушение процесса
утилизации кислорода,уже доставленного к тканям в необходимом
количестве (так называемая гистотоксическая, или тканевая,гипок-
сия ).
Однако результатом тканевой гипоксии является не снижение,
а повышение напряжения кислорода в клетке,т.е.гипероксия.Однако
конечным результатом как одного,так и другого процесса является
дефицит энергетического баланса клетки.В то же время энергети-
ческая недостаточность клетки может быть обусловлена нарушением
как биологического окисления (недостаточное поступление кислоро-
да в клетку,снижение активности ферментов,осуществляющих перенос
электрона водорода на кислород),так и сегобах (?)других процес-
сов, блокирующих ресинтез АТФ из АДФ (разобщение процессов окис-
ления и фосфорелирования,дефицит процессов фосфорелирования и
использование уже синтезируемых в митохондриях макроэргических
соединений для нужд клетки и организма в целом.Немаловажная роль
в этом принадлежит изменениям, возникающих в цикле Кребса, кото-
рый является основным донатором атомов водорода и восстановлен-
ных форм НАД, а также в электроннопереносящей дыхательной цепи
митохондрии, представляющей по сути дела основную кислородутили-
- 3 -
зирующую энергообразующую систему организма.Следовательно недос-
таток кислорода в клетке является лишь одной из причин, нарушаю-
щих процессы биологического окисления, а нарушение биологическо-
го окисления в свою очередь служит только частным случаем, кото-
рый может вести к развитию энергетической недостаточности клет-
ки, ткани или всего организма (кислород участвует не только в
энергетическом обмене,т.е. выделении и аккумуляции энергии, но и
в биосинтетических и детоксикационных реакциях).
Энергетическая недостаточность клетки-универсальный исход
практически всех форм ее патологии.
Энергетический обмен у человека зависит не только от пот-
ребности организма в энергии.Во многом он регламентируется воз-
можностями освобождения,накопления и использования свободной
энергии.
Освобождение энергии в организме происходит в четыре этапа:
1.Гидролитическое расщепление полимеров (белков,жиров,углево-
дов) на мономеры (моносахариды,жирные кислоты, глицерин, амино-
кислоты ).При этом выделяется только 0,1 % всей энергии и то в
виде тепла.
2.Превращение мономеров в такие низкомолекулярные вещества, как
пировиноградная кислота и ацетил-КоА, служащий основным "энерге-
тическим топливом"для цикла Кребса.При этом освобождается 1/3
всей энергии, заключенной в пище, причем около 60 % ее рассеива-
ется в виде тепла.
3.Окисление ацетил-КоА в цикле Кребса, где происходит освобож-
дение водорода и образование углекислого газа.Однако свободной
энергии в цикле Кребса практически не выделяется.
4.Окислительное фосфорелирование,благодаря которому энергия
- 4 -
атомов водорода ( его электрона ) путем ряда последовательно
происходящих на дыхательной цепи митохондрии окислительно-восста-
новительных реакций аккумулируется в макроэргических связях АТФ
и других фосфоросодержащих соединений.При этом выделяется вся
энергия пищевых веществ,причем половина энергии выделяется в ви-
де тепла.
Следовательно, сущностью биоэнергетики является процесс
превращения химической энергии поступающих в клетку органических
веществ пищи в различные формы физиологически полезной энергии
(механическая, химическая, тепловая, электрическая).
Энергетический обмен организма тесно связан с потреблением
кислорода. Окисление водорода кислородом воздуха яляется важней-
шей реацией, обеспечивающей энергией основные процессы жизнедея-
тельности организма.Выделяющаяся при этом энергия депонируется в
макроэргических соединениях типа АТФ и других.
Для обозначения тех форм патологии, в основе которых лежит
энергетическая недостаточность организма, введен термин гипоэр-
гоз.
Различают гипоэргоз:
1.Диссимиляционный
2.Аккумуляционный
3.Утилизационный
Диссимиляционный связан с нарушением выделения энергии, в
молекулах пищевых веществ.
Аккумуляционный возникает при нарушении накопления энер-
гии,освобожденной из молекулы пищевых веществ,в макроэргических
связях (снижение скорости расщепления АТФ).
Утилизационный зависит от нарушения использования энер-
- 5 -
гии,аккумулированной в АТФ.
Энергетическая недостаточность-исход практически любого па-
тологического процесса,локализующегося на уровне клетки.
Резюмируя вышесказанное,можно дать следующее определение
гипоксии:гипоксия (или кислородная недостаточность)-это состоя-
ние,возникающее при несоответствии между потребностью клетки
кислорода и его доставкой к ней,либо в том случае,когда это со-
ответствие достигается в результате чрезмерного напряжения дея-
тельности кислородтранспортной системы,что ведет к уменьшению ее
функционального резерва.В первом случае происходит снижение кле-
точного Ро 42 0,во втором Ро 42 0 на отдельных этапах кислородного кас-
када организма.
Гипоксия в клинических условиях-явление всегда вторичное,
при устранении причины заболевания исчезает и причина гипок-
сии.Однако ликвидация гипоксии в то же время далеко не всегда в
состоянии ликвидировать основное заболевание.
В основе терапевтического эффекта ГБО лежит значительное
увеличение кислородной емкости жидких сред организма (кровь,лим-
фа,тканевая жидкость и т.д.),которые при этом становятся доста-
точно мощными переносчиками кислорода к клеткам.Кислородная ем-
кость жидких сред организма при ГБО повышается преимущественно
за счет увеличения растворения в них кислорода.
Способность намного увеличивать кислородную емкость крови
послужила основанием для использования ГБО при таких состояни-
ях,когда гемоглобин полностью или частично исключается из про-
цесса дыхания,т.е. при анемической (массивная кровопотеря) и
токсической (отравление с образованием карбоксигемоглобина и
т.д.)формах гемической гипоксии.
- 6 -
Многие важные стороны применения ГБО связаны с ее способ-
ностью компенсировать метаболические потребности организма в
кислороде при снижении скорости кровотока в целом или в отдель-
ных участках тела.
Наряду с повышением артериального Ро 42 0 ГБО существенно улуч-
шает диффузию кислорода из капилляра к наиболее отдаленным клет-
кам.
Следует остановиться на основных преимуществах ГБО по срав-
нению с кислородной терапией при обычном давлении.
Гипербарическая оксигенация:
1.компенсирует практически любую форму кислородной недостаточ-
ности и прежде всего гипоксию,обусловленную потерей или инакти-
вацией значительной части циркулирующего гемоглобина;
2.существенно удлинняет расстояние эффективной диффузии кисло-
рода в тканях;
3.обеспечивает метаболические потребности тканей при снижении
объемной скороти кровотока;
4.создает определенный резерв кислорода в организме.
При применении ГБО в сложных процессах взаимодействия кис-
лорода и функциональных систем организма просматриваются два ме-
ханизма:
1.ПРЯМОЙ и
2.ОПОСРЕДОВАННЫЙ
Прямое действие гипербарического кислорода можно условно
разделить на :
а)компрессионное (связанное с гипербарией)
б)антигипоксическое (частичное или полное восстановление сни-
женного напряжения кислорода в тканях);
- 7 -
в)гипероксическое (повышение тканевого Ро 42 0 по сравнению с его
нормальным уровнем).
Опосредованное действие избыточной оксигенации заключается
в том,что рефлекторным путем через различные рецепторные образо-
вания может трансформировать престрогуморальнную регуляцию жиз-
ненных процессов на разных уровнях организма в норме и патоло-
гии.Через систему нейрогуморальной регуляции ГБО осуществляет
влияние на биологические процессы,стимулируя или ингибируя мета-
болическую активность различных клеток.
ТОКСИЧНОСТЬ КИСЛОРОДА И ЕГО АКТИВНЫХ ИНТЕРМЕДИАТОРОВ
(смысл ПОЛ)
В последние годы широкое распространение получила свобод-
но-радикальная теория токсического действия кислорода,связываю-
щая повреждающий эффект гипероксии с высокореактивными метаболи-
тами молекулярного кислорода.Молекулярный кислород (диоксиген) в
процессах аэробного метаболизма активируется путем переноса на
него электронов.
В организме существует два типа использования кислорода
клеткой,или два пути окисления,сопряженных с активацией молеку-
лярного кислорода:
1.оксидазный
2.оксигеназный
1.-происходит четырехэлектронное восстановление кислорода с
образованием воды.Таким образом,образуется универсальное биоло-
гическое топливо-АТФ и малотоксичные для клетки вода и углекис-
лота.
2.-происходит прямое присоединение кислорода к органическим
веществам,при этом полного четырехэлектронного восстановления
- 8 -
кислорода не происходит,а наблюдается неполное одноэлектрическое
его восстановление.Появление неспаренного электрона в молекуле
кислорода придает свойства активного радикала, получившего наз-
вание супероксидантного анион-радикала (О 42 5.- 0).
Присутствуя (в норме) в малых концентрациях ( 10 5-12 0-10 5-11 0),
эти радикалы неоказывают повреждающего действия,однако при уве-
личении О 42 5.- 0,складывается ситуация,реально угрожающая нормально-
му протеканию важнейших метаболических реакций,проницаемость
мембран и существованию клетки.Одним из условий,создающих подоб-
ную ситуацию является избыточное насыщение тканей кислородом.В
эксперименте,подобное было получено на крысах,при воздействии
ГБО 1,2 АТА-26-29 часов.
Повреждающее действие (О 42 5.- 0) на ткани реализуется через
инициирование реакций свободнорадикального перекисного окисления
липидов (ПОЛ) в мембранах клеток или клеточных органелл,измене-
ния структуры ДНК,РНК и белков, инактивацию Н-группы тиоловых
ферментов,глютатиона и деградацию макромолекул гиалуроновой
кислоты.
В последние годы установлено,что (О 42 5.- 0)в водных растворах
не очень реактивен.Поэтому скорее всего повреждающий эффект на
ткани оказывает не (О 42 5.- 0),а его высокоактивные производные,такие
как синглетный кислород ( 51 0О 42 0) и гидроокисный радикал (ОН 5.- 0).Эти
высокоактивные радикальные формы кислорода обладают выраженной
способностью реагировать с эндогенными субстратами,образующими
структуры организма,прежде всего с мембранными фосфолипида-
ми,причем один из атомов или вся молекула кислорода включается в
окисляемый субстрат,что характерно для оксигеназного окисления.В
результате таких реакций инициируется ценное свободнорадикальное
- 9 -
окисление липидов,в ходе которого образуются перекисные соедине-
ния.Отсюда этот процесс в целом получил название перекисное
окисление липидов (ПОЛ).
Выделяют следующие механизмы для для продуктов ПОЛ в био-
мембранах:
1."разрыхление "гидрофобной области липидного биослоя мемб-
ран;
2.разрушение веществ,обладающих антиоксидантной активностью
(витаминов,стеридных гормонов,убихинона) и снижение концентрации
тиолов в клетке,
3.образование перекисных кластеров,являющихся каналами про-
ницаемости для ионов Са" (и др.)-----ведет к возникновению из-
бытка Са" в клетках-----повреждающее действие на сердце;
4.изменение функциональных свойств белков,входящих в состав
мембран и мембраносвязывающих ферментов и рецепторов (от их ак-
тивации до полного ингибирования);и др.механизмы.
Общий вывод:
Отдавая должное важной роли ПОЛ в патологии биомембран,сле-
дует указать и на то,что и активные формы кислорода могут оказы-
вать деструктивное воздействие на клетки посредством,например,
инактивации SH-групп ферментов и взаимодействия ДНК и гиалуроно-
вой кислотой.Свободные радикалы,О 42 5.- 0 и 51 0О 42 0 могут прямо атаковать
мембранные белки,вызывая их конформационные изменения и деграда-
цию,что нарушает структуру и функцию белковолипидных комплексов
мембран и связанных с ними ферментных ансамблей.Все это вызывает
большие нарушения функциональных свойств ферментов,бел-
ков,РНК,ДНК,а также повреждения мембран митохондрий,саркоплазма-
тичесой сети и лизосом,деградацию полирибосом и угнетение синте-
- 10 -
за белков,что сопровождается угнетением окислительного фосфоре-
лирования,высвобождением аутомических ферментов,глубокими расс-
тройствами функции и гибелью клетки.
АНТИОКСИДАНТНАЯ ЗАЩИТА
Систему защиты можно разделить на :
1.физиологическую
2.биохимическую
К физиологической относят:
1)наличие каскада уровней РО 42 0,понижающегося от альвеол
к клеткам;
2)уменьшение локального кровообращения в тканях при
увеличение РО 42 0 в крови;
3)наличие дистанции и высокого сродства цитохромокси-
дазы к кислороду.
К биохимической относят:
1)строго определенная ориентация липидов в белково-ли-
пидных комплексах и большая плотность упаковки ненасыщенных жир-
ных кислот в фосфорелирующих мембранах,затрудняющая доступ у ним
кислорода и его активных форм;
2)наличие системы ферментов,ответственных за разруше-
ние активных форм кислорода свободных радикалов,а также фермен-
тов,участвующих в разложении гидроперекисей нерадикальным путем;
3)наличие системы низкомолекулярных регуляторов,обла-
дающих антиокислительными свойствами.
К естественным антиоксидантам относятся:
а)витамины группы Е;
б)стероидные гормоны;
в)аминокислоты,содержащие SH группы (глютатион,цисте-
- 11 -
ин,цистамин);
г)аскарбиновая кислота;
д)витамины группы А,В,К и Р;
е)убихинон;
ж)мочевина и др.
Биооксиданты (особенно альфа токаферол)обладают способ-
ностью реагировать с перекисными радикалами липидов,инактивиро-
вать их и, таким образом обрывать цепи свободнорадикального ПОЛ.
4)наличие антирадикальных цепей,обеспечивающих поток
Н 5+ 0,генерируемых при биологическом ферментативном окислении к ин-
гибиторам,предотвращающим образование свободных радикалов;
5)наличие системы,регулирцющей обмен фосфолипидов
мембраны и влияющей на скрость иницирования и продолжения цепно-
го переноса путем изменения состава ненасыщенных жирных кислот
фосфолипидов.
ПОЛ,АНТИОКСИДАНТНЫЕ СИСТЕМЫ И ТОКСИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ГБО
В настоящее время действут концепция, связывающая первичные
патогенетические звенья механизма токсического действия кислоро-
да с увеличением стационарной концентрации активированных форм
кислорода и интенсификации перекисного и свободнорадикального
окисления.
Гипербарический кислород (4,1 АТА-15 мин.) в эксперименте
вызывает резкое увеличение скорости ПОЛ в изолированной пече-
ни,причем токаферолдефицитные животные были более чувсьвительны
к действию гипероксии;то же было получено (экспериментально) при
действии избытка кислорода на другие органы животных.
Клинически же выраженная кислородная интоксикация на уровне
- 12 -
организма проявляется в двух формах:
1) острой и
2) хронической
При острой форме на первый план выдвигается поражение ЦНС,
а при хронической-поражение легких.
Однако необходимо знать,что существует различный диапазон
между терапевтическим и токсическим действием ГБО.
Практически можно считать,что условный градиент "токсичнос-
ти"ГБО является давление 3 АТА, при котором возникает реальная
угроза кислородной интоксикации.
Поэтому в клинической практике используют ГБО в значительно
меньших дозировках,не чреватых какими-либо негативными проявле-
ниями.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ И ЛЕЧЕБНЫЕ ЭФФЕКТЫ ГБО
1.Умеренная "физиологическая" активация свободнорадикальных
реакций ПОЛ
ГБО оказывает (по крайней мере частично) свое терапевтичес-
кое влияние пока некоторая активация ПОЛ компенсируется адекват-
ными изменениями всех звеньев антиокислительной системы.Когда
исчерпывается резервная мощность антиоксидантных механизмов и
нарушается это равновесие начинает проявляться разрушающее дейс-
твие ПОЛ на метаболизм,функцию и структуру клеток.
2.Повышение интенсивности биоэнергетических процессов
На фоне ГБО происходит активация окислительного фосфорили-
- 13 -
рования и усиление энергообразования в ткани.Установлено,что
увеличение Ро 42 0 в ткани приводит к ускорению транспорта электро-
нов по редокс-цепям митохондрий и микросомам.При этом умеренная
гипероксия сдвигает отношение АТФ/АДФ.ФН до уровня близкого к
максимальному;тем большее значение это действие ГБО приобретает
при гипоксических состояниях.
3.Активация дезинтоксикационных процессов
Активация осуществляется через ингибирование образования
токсических метаболитов,активацию их разрушения и стимуляцию ге-
неза малотоксических веществ.
4.Активация биосинтетических регенераторных процессов
При воздействии ГБО в нервных элементах отмечаются признаки
повышенной функциональной активности,выражающиеся в усилении си-
наптической деятельности и возбуждении арен-и холенергических
структур в сочетании с повышением синтеза РНК и усилением ак-
сонплазматического тока.При ишимии г.м. с помощью ГБО происхо-
дит увеличение количества и размеров синаптических пузырь-
ков,предохранение пре-и постсинаптических мембран от деструкции
и активация новообразования митохондрий путем их деления.
ГБО способна положительно воздействовать на регенерацию
скелетных мышц костной ткани и, таким образом способствовать бо-
лее быстрому заживлению раневого дефекта.
После массивной кровопотери ГБО стимулирует процессы проли-
ферации дифференцировки эритроидных клеток костного мозга.
- 14 -
Усиление регенераторных процессов в условиях ГБО обнаружено
в печени при токсическом гепатите.В гепатоцитах ограничиваются
некробиотические изменения и уменьшается степень их дистрофии.
Уменьшение дистрофических и склеротических поражений в мио-
карде выявлено в эксперименте в состоянии шока,леченных ГБО.При
мелкоочаговом инфаркте миокарда ГБО стимулирует внутриклеточные
процессы регенерации митохондрий в сердечных миоцитах.
Другие клинико-функциональные эффекты ГБО
5.Подавление жизнедеятельности микроорганизмов (антибакте-
риологический эффект);
6.Потенцирование действия диуретических,антиаритмических,
антибактериологических,цитостатических препаратов (фармакодина-
мический эффект);
7.Деблокирование инактивированного гемоглобина,миоглоби-
на,цитохромоксидазы (деблокирующий эффект);
8.Стимулирование или подавление активности иммунной системы
(иммуннокоррегирующий эффект);
9.Снижение черепно-мозгового давления,улучшение мозгового
кровотока в зоне поражения вселедствие возникновения изврвщенно-
го синдрома внутримозгового сосудистого "обкрадывания"(вазопрес-
сорный эффект);
10.Повышение радиочувствительности клеток злокачественных
опухолей (радиомодифицирующий эффект);
11.Уменьшение объема газа,находящегося в кишечнике и сосу-
дах (компрессионный эффект при парезе кишечника и газовой эмбо-
лии).
- 15 -
ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ ГБО
1.наличие в анамнезе эпилепсии (или каких-либо других судо-
рожных припадков);
2.наличие полостей (каверны,абсцессы или воздушные закрытые
полости) в легких;
3.тяжелые формы гипертонической болезни (АД больше 160/90
мм рт.ст.);
4.нарушение проходимости слуховых (евстахиевых) труб и ка-
налов,соединяющих придаточные пазухи носа с внешней средой (по-
липы и воспалительные процессы в носоглотке,в среднем ухе,прида-
точных пазухах носа,аномалии развития и т.д.);
5.сливная двухсторонняя пневмония;
6.пневмоторакс (особенно напряженный0;
7.ОРЗ;
8.клаустрофобия;
9.повышенная чувствительность к кислороду.
При наличии абсолютных жизненных показаний к ГБО большинс-
тво противопоказаний может быть устранено (введение седуксена
при судорогах,дренирование каверны или плевральной полости,пара-
центез барабанных перпонок и т.д.).однако и в этих условиях не-
обходимо обратить особое внимание на наличие повышенной чувстви-
тельности к кислороду.
|