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 топливомдля цикла Кребса.При этом освобождается 13 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 гипоксиигипоксия 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 акомпрессионное связанное с гипербарией бантигипоксическое частичное или полное восстановление сни- женного напряжения кислорода в тканях - 7 - вгипероксическое 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 0в 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 ингибированияи 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 1наличие каскада уровней РО 42 0,понижающегося от альвеол к клеткам 2уменьшение локального кровообращения в тканях при увеличение РО 42 0 в крови 3наличие дистанции и высокого сродства цитохромокси- дазы к кислороду.
К биохимической относят 1строго 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 2наличие системы ферментов,ответственных за разруше- ние активных форм кислорода свободных радикалов,а также фермен- тов,участвующих в разложении гидроперекисей нерадикальным путем 3наличие системы низкомолекулярных регуляторов,обла- дающих антиокислительными свойствами.
К естественным антиоксидантам относятся авитамины группы Е бстероидные гормоны ваминокислоты,содержащие SH группы глютатион,цисте 11 - ин,цистамин гаскарбиновая кислота двитамины группы А,В,К и Р еубихинон жмочевина и др. Биооксиданты особенно альфа токаферолобладают способ- ностью реагировать с перекисными радикалами липидов,инактивиро- вать их и, таким образом обрывать цепи свободнорадикального ПОЛ. 4наличие антирадикальных цепей,обеспечивающих поток Н 5 0,генерируемых при биологическом ферментативном окислении к ин- гибиторам,предотвращающим образование свободных радикалов 5наличие 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 гипероксиито 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- тиГБО 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 АТФАДФ.ФН до уровня близкого к максимальномутем 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 обкрадываниявазопрес- 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 16090 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.