REAKCIJA ORGANIZMA NA NEDOSTATAK KISEONIKAPredavanje za studente Medicinskog fakulteta u TuzliMaj, 2011.

Prof.dr. med.sci Selmira Brki

Nedostatak O2-anaerobna razgradnja glukoze samo u citoplazmiAerobno-36 molekula ATPAnaerobno- samo 2 molekule ATPFaza spore i brze glikolizeNakon hipoksije od 90 min u eliji samo 6% ATP (manje od 1%-prestaje i anaerobna glukoliza)

REAKCIJE ORGANIZMA NA NEDOSTATAK KISEONIKAAkutni i hronini nedostatak kiseonika dovodi do opste reakcije i do poremeaja u pojedinim organima i tkivima s lokalnim i optim reakcijama

O2 u atmosferi vazduha zastupljen sa priblino 21%PO2 = 160 mmHg Optimalne vrijednosti:120-460 mmHg

460 mmHg do 1500 mmHg je zona hiperoksije koju organizam dobro podnosi u duem vremenskom periodu (max do nekoliko sati)

Tabela 1. Put kiseonika (idealni PO2) PO2 zavisi od:

Definicija:Hipoksija je stanje smanjenog parcijalnog pritiska kisika arterijske krvi (PaO2) ispod 60 mmHg

hipoksija je opti naziv za nedostatak kiseonika,nedovoljnu snadbjevenost kiseonikom,nedovoljnu oksigenaciju tkiva

snienje PaO2 u arterijskoj i venskoj krvi, zatim u organima, tkivima i elijama tako da se govori o cerebralnoj hipoksiji, kardijalnoj hipoksiji, tkivnoj hipoksiji itd.

HIPOKSEMIJA-smanjeni sadraj kisika u krvi (normalno 200 ml/L)

ANOKSIJA-potpuni nedostatak kiseonikaANOKSEMIJA-potpuni nedostatak kiseonika u krviASFIKSIJA-stanje u kojem postoji nedostatak kiseonika,ali i povecan pritisak ugljen-dioksida u krvi

Hipoksigenacija- zasienje krvi O2

Kiseonik je rastvoren u krvnoj plazmi u koliini od 0.23 do 0.3vol.% (mali dio kiseonika vezanog za hemoglobin)Hb prenosi oko 19 ml kiseonika/100 ml krvi.

Tabela odnosa vrijednosti kiseonika u sudovima i u tkivima Celija pO2=35mmHg Arteriola VenulapO2=100mmHg pO2=40mmHgO2 u eritrocitima 19Vol.% O2 u eritrocitima 15vol.%o2 fizicki rastvoren u plazmi 0,3vol.% O2 fizicki rastvoren u plazmi 0,15vol.% Zasicenje Hb 95% Zasicenje Hb 75%pCO2 40mmHg pCO2 46mmHg

Kriva disocijacije O2 regulira snadbijevanje tkiva O2,jer se i pri relativno niskom naponu kiseonika obezbjeuje desaturacija krvi

Disocijaciona kriva se pri hipertermiji, niskom pH ili povecanoj koliini CO2 - u desno.To smanjuje afinitet hemoglobina prema O2, i olaksava odavanje O2 iz Hb za potrebe tkivaHipotermija, alkaloza pomijeraju krivu ulijevo,i otezava se oslobaanje O2 iz Hb

UZROCI HIPOKSIJEDeficit O2 u zrakuHipoventilacijaRestriktivne ili opstruktivne bolesti pluaPoremeaji centra za disanje Poveana potreba za O2 (fiziki rad, inflamatorni procesi, hipertermija) Smanjena koliina Hb i RBC Povean afinitet Hb za O2 (smanjenje 2,3 DPG, porast pH krvi). Opstruktivne bolesti krvnih sudova. Blokirani elijski enzimi cytohromoksidaza P-450, a3-cytohromoksidaza i deficit vitamina

Prema mehanizmu nastankaHipoksina (kapacitet O2je normalan,ali je zasienost arter krvi promjene alveol epitela,alveolarni zidovi odebljali,pokriveni fibroznim naslagama ili edemskom tenou koji razdvajaju alveole od kapilara i oteavaju prolaz gasovaventilaciona i difuziona hipoksija npr. pri lobarnoj pneumoniji- ventilacija je ograniena zbog bola od nadraene pleureHipoventilacija moe biti izazvana hemijskim,odnosno farmakolokim sredstvima

ant ili promijenjeni tok(kratki spoj) u vensko-arterijskom sistemuHipoksemija - i u svim sluajevima kada krv iz malog krvotoka,bez kontakta sa alveolama,pree u veliki krvotok (neoksigenisana)

uroene mane srca i defekata sudova (mijeanje arterijske i venske )Rezultat primarne arterijske hipoksemije je slino visinskoj i respiratornoj hipoksemiji,smanjen parcijalni pritisak i smanjen O2 u arterijskoj krvi

ANEMIKA HIPOKSIJA

Poveanje MV srca s poveanjem protoka krvi kroz hipoksina tkiva smanjuje hipoksiju u tkivimaU anemiji smanjena vizkoznost krvi olakava cirkulacija, laki protok kroz tkiva

Uzroci anemijske hipoksijePrava anem hipoksija-stanje pri kome postoji nedostatak Hb zbog ak i hron krvarenja,hemolize,produkcione anemije zbog deficita Fe ili B12

Kongenitalno izmijenjen Hb -sa defektom globinske komponente u kojoj je izmijenjena jedna ili vie aminokiselina ili cio peptidni lanac.

Hemoglobin izmijenjen djelovanjem toksinih materijaKarboksihemoglobin Afinitet CO prema Hb je 250 puta vei nego afinitet O2minimalna koliina CO opasna jer u toku zauzme,blokira velik broj hemoglobinskih molekulaCO se vezuje s HbPuai i gradsko stan

kriva disocijacije zbog COHb ide ulijevo zbog smanjenog oslobaanja O2 iz oksiHb

Krv sa COHb je jasnocrvena (a normalna krv je zukasta pri jaem razblaenju)

SulfhemoglobinemijaAko s redukovani Hb vee sa sumporvodonikom nastaje sulfhemoglobinHb ne moe da transportuje O2 jer je trajno blokiranNema fermenta u organizmu koji bi odvojili SH grupu iz HbSHRBC sa HbSH su nefunkcionalni za organizam -hemoliza

Methemoglobinemijajedinjenje Hb s O2 koje nastaje oksidacijom hemagvoe iz fero-oblika prelazi u feri-oblikod hema postaje oksihem ili hemin.

Shema redukcije methemoglobina uz pomoc methemoglobin-reduktaze SUPSTRAT OKSIDISAN SUPSTRAT

TRIAZOFOSFAT I LAKTODEHIDROGENAZA

REDUKOVANI DNP OKSIDISANI DNP

REDUKOVANA DIJAFORAZA OKSIDISANA DIJAFORAZA

HEMOGLOBIN METHEMOGLOBIN

Stalno se stvaraju male koliine methemoglobina u RBC

Reakcija methemoglobina je povratna tj. uz stalnu enzimsku aktivnost dolazi do razgradnje methemoglobina i njegovog reaktiviranja u Hb:

MetHb+dijaforaza +reduktaza Hb+O

Citokini i hipoksijaHipoksija inducira znaajne promjene imunolokog sustava, a mononuklearne stanice su osobito osjetljive na hipoksemiju u zdravih ljudi

ZASTOJNA HIPOKSIJAVodi atrofiji, nekrozi i raspadanju tkivainsuf. i dekompenz. srca,zaepljenje vena,ok,embolus,tromb.Koliina i kapacitet O2 u arter krvi su normalni,ali je protok krvi kroz kapilare smanjen u tolikom stepenu da se ne mogu zadovoljiti potrebe tkiva za O2O2 se maksimalno iskoritava iz malih koliina arterijske krvi koje dospijevaju do tkivakoliina O2 u venskoj krvi mala

HISTOTOKSIKA HIPOKSIJA

tkivne elije nisu sposobne da iskoritavaju O2 jer je oteen oksidativno-enzimski mehanizam elije

dovoljno O2 u krvi,ali su tkiva nesposobna da ga iskoriste zbog inhibicije fermenta primjer,cijanidi paraliu citohrom-oksidazu:Pri trovanju ostaje svega oko 5% tzv.cijanorezistentnog disanja to nije dovoljno da zadovolji elijske potrebe za kiseonikom smrt pri trovanju cijanidima nastupa od unutrasnjeg ugusenja.

MPT

Opste reakcije zbog nedostatak kiseonika Brzim adaptacionim mehanizmima organizam pokuava da zadovolji potrebe za kiseonikom prije nego to dodje do kritine hipoksije

Ubrzano i pojaano disanje,ubrzani srani rad s poveanim MVPovean protok krvi kroz organe i organske sisteme (bolja kapilarizacija)Konvulzije,nesvjesno stanje i duboka koma

Kompenzatorni sistemi koji se aktiviraju i uspijevaju da stvore bolje uslove za oksigenaciju tkivaPoveanje ventilacione funkcije Adaptacija centra za disanje na kompenzovanu respiratornu alkalozuodravanje kompezovane alkaloze i normalnog pHKompenzatorna policitemija,porast koncentracije eritropoetinaI pored povecane viskoznosti krvi kompenzuje se otpor krvotoka i olaksava se hemodinamicko stanjeAdaptacija fermenta za disanje na nie parcijalne pritiske kiseonikaPoboljanje odnosa broja kapilara na cm2 tkiva

REAKCIJA POJEDINIH ORGANA NA HIPOKSIJUModane elijeu elijskim strukturama jednog te istog organa ima razlika u podnoljivosti hipoksije

Tolerancija prema hipoksiji predstavlja vrijeme koje organ ili tkivo izdre u hipoksinim uslovima a da jos postoji mogunost za obnovu funkcije i strukture bez morfoloskih promjena ili s reverzibilnim morfoloskim promjenamavrijeme preivljavanjaHipotermija a posebno duboka hipotermija produzava toleranciju

vrijeme oivljavanja Latentni period od oivljavanja svih funkcija organa ili tkiva je razliit i zavisi od diferenciranosti tkiva i trajanja ishemije.MOZAK: Prekid snabdijevanja CNS oksigenisanom krvi se manifestuje vec posle 4-6 sek.,posle 20-30 sek.prestaje emisija biostruja u mozguGubitak svijesti se klinicki biljezi vec 20sek.posle prekida cirkulacije do mozga

MIOKARD: Desetinu sekundi posle prekida koronarnog krvotoka biljeze se elektrokardiagrafske promjene i javlja dilatacija srca,koja dostize maksimum do kraja prvog minuta.Ranije se smatralo da je vrijeme prezivljavanja iznosi do 4 min.a danas se smatra da je i do 15 minJETRA I BUBREZI: su isto tako prilino osjetljivi na hipoksiju.Strukturne promjene nastupaju ipak tek posle nekoliko asova

Hipoksija zbog poveanih procesa u tkivima Zbog smanjene opskrbe kisikom pretean dio energije proizvodi se anaerobnim metabolizmom

BIOKEMIJSKE POSLJEDICE HIPOKSIJEPri hipoksiji se dogaaju promjene prema slijedeem redoslijedu: oksidativne fosforilacije u mitohondrijimaATP/ADP; NADH/NAD metabolizam: aerobni anaerobni (glukoza piruvat laktat)laktina acidoza (pH inhibicija glukoneogeneze iz laktata u jetri) u miiima i jetri

ciroza i hipoenergoza

Kompezacijski mehanizmi su:ventilacijasinteza eritropoetinasinteza 2.3-DPG MVcentralizacija krvotoka (simpatikus)

PATOGENETSKI TIPOVI CIJANOZA plava boja koe i sluznica zbog povienja koncentracije dezoksigeniranog hemoglobina u malim krvnim sudovima kada koncentracija dezoksihemoglobina > 50 g/L krvi

MOZAK

Uticaj hipoksije na metabolizam i funkcioniranjre mozga

UTICAJ ISHEMIJE NA MOZAK

SRCEZdrav miokard iskoritava mnogo vie kisika iz krvi nego druga tkiva, tako da se povean zahtjev za kisikom u toku optereenja moe zadovoljiti samo poveanim protokom krvi kroz koronarne ile

BUBREG

Funkcija bubrega u hipoksiji mijenja se utjecajem regulacijskih faktora kao to su simpatika inervacija i intrarenalna autoregulacija, pa konaan rezultat ovisi o njihovoj interakciji

PLUA

Hipoksija u pluima izaziva vazokonstrikciju arteriolaUzrok je vazokonstrikcije hipenergoza jer se pojavljuje ne samo pri snienju P02 u alveolama nego je izaziva i 2,3-dinitrofenol hipoksija i vazokonstrikcija do kojih dolazi uz razliite plune bolesti vani su etio fak razvoja plune hipertenzije i plunog srca

JETRA

jetrene arterije i portalne vene Stanice koje opskrbljuje srednja lobulna vena dobivaju najmanje kisika, pa u hipoksiji te stanice prve stradaju razvija se centrilobularna nekroza i fibroza

SKELETNI MIII gr (kontrakturu), jer je za relaksaciju potreban pomak kalcija iz sarkoplazme u sarkoplazmatsku mreicu, a taj pomak obavlja kalcijska crpka koja troi ATPDo bolnih miinih kontraktura dolazi prilikom ishemije te u nizu poremeaja rada enzima ukljuenih u energijsku produkciju