Cuprins prefaţĂ

După localizare hipoxia se clasifică în locală şi generalizată, iar după debut – în acută şi cronică.

Hipoxia exogenă se dezvoltă în urma micşorării conţi­nu­tu­lui de oxigen în aerul inspirat. Se deosebesc două tipuri de hi­­poxie exogenă:

a) hipoxia normobarică – apare la scăderea conţinutului de O₂ în aerul inspirat pe fundalul presiunii atmosferice normale. Ast­fel de stare se poate observa în cazul, când omul se află timp îndelungat în încăperi insuficient ventilate, mine de cărbune, fântâni. Micşorarea conţinutului de oxigen în aerul inspirat con­du­ce la micşorarea gradului de saturaţie a hemoglobinei cu O₂ şi ca consecinţă se dezvoltă hipoxemia şi consecutiv hipoxia;

b) hipoxia hipobarică – se dezvoltă în cadrul micşorării pre­si­­­unii atmosferice totale. Această stare în cele mai dese cazuri se în­tâlneşte la altitudini (în munţi). Factorul patogenetic de bază în dez­voltarea acestui tip de hipoxie este hipoxemia alături de hi­po­­capnie şi alcaloză respiratorie ca rezultat al hiperventilaţiei şi eli­minării excedentare a dioxidului de carbon. În condiţii normoba­­­­­­rice micşorarea presiunii parţiale a CO₂ în sânge cu 4–5 mm Hg conduce la reducerea ventilaţiei pulmonare, însă în ca­drul hipobariei, concomitent cu acţiunea stimulatoare asupra centru­­lui respirator al hipoxemiei, creşte şi sensibilitatea cen­tru­lui res­pi­rator faţă de CO_2, din care cauză hiperventilaţia pul­mo­nară se menţine chiar şi la valori mici ale concentraţiei CO₂ în sânge. Hipocapnia şi respectiv creşterea pH sanguin (alcaloza respira­to­rie) măresc afinitatea hemoglobinei faţă de oxigen, ceea ce pe de o parte contribuie la saturaţia hemoglobinei cu oxigen în capi­la­re­le pulmonare, iar pe de altă parte devierea curbei de disociere a hemoglobinei spre stânga reduce viteza de cedare a oxi­­ge­nu­lui de către oxihemoglobină la nivelul ţesuturilor cir­cu­la­ţiei mari.

Hipoxia respiratorie se dezvoltă ca rezultat al tulburării res­piraţiei externe (proceselor de ventilaţie pulmonară, difuzie al­ve­olo-capilară) şi a modificării corelaţiei difuzie-perfuzie). Hi­­po­ventilaţia pulmonară apare în cazul afecţiunii centrului respi­ra­tor din bulbul rahidian şi în tulburările ventilaţiei de tip re­stric­tiv sau obstructiv.

Tulburările ventilatorii de tip restrictiv sunt consecinţă a mic­şorării elasticităţii pleuropulmonare (emfizem pulmonar, fib­roze pleuropulmonare, silicoza, tuberculoza pulmonară şi pne­u­mec­tomii), pleurezii, pneumotorax, în afecţiunile congenitale sau dobândite ale cutiei toracice (chifoscolioze, toracoplastii, frac­turi costale) şi în afecţiunile neuromusculare (poliomielită, mias­te­nie, hipokaliemie). Afecţiunile neuromusculare sunt de­ter­mi­nate de procesele degenerative la nivelul motoneuronilor spi­nali în poliomielită, botulism şi tetanos. Drept consecinţă a aces­tor in­fec­ţii scade extensibilitatea (compleanţa) cutiei tora­ci­ce în tim­pul inspiraţiei. Micşorarea extensibilităţii cutiei toracice se poate întâlni şi la oamenii obezi, la care hipoventilaţia con­du­ce la hipoxemie.

Tulburările ventilatorii de tip obstructiv se instalează în urma creşterii rezistenţei căilor aeroconductoare pentru toren­tul de aer. Acest tip de tulburări ventilatorii se instalează în ca­drul astmului bronşic, bronşitelor cronice, comprimării căilor res­piratorii de nodulii limfatici măriţi în volum sau de o tu­moa­re. Una din cauzele cele mai frecvente ale obstrucţiei este astmul bronşic, care se caracterizează prin crize de dispnee expiratorie paroxistice. Obstrucţia bronşiolară şi obstacolul în calea circu­laţiei aerului în astmul bronşic se realizează prin trei mecanisme de bază: spasm bronşiolar, edem al mucoasei şi hipersecreţie de mucus.

Tulburările ventilatorii de tip central se pot dezvolta ca re­zul­tat al influenţelor toxice asupra centrului respirator în cadrul comei diabetice sau hepatice. Centrul respirator poate fi afectat şi în cadrul encefalitelor, tumorilor cerebrale, ischemiilor şi he­mo­ragiilor cerebrale.

Tulburările de difuziune de asemenea prezintă o cauză frec­ventă a hipoxiei respiratorii. Difuziunea reprezintă schimbul de gaze prin membrana alveolo-capilară, oxigenul fiind vehiculat din alveole în sânge, unde este preluat de hemoglobină şi trans­por­tat la ţesuturi, în timp ce CO₂ urmează aceeaşi cale în sens opus – din sânge în alveole. Viteza şi volumul difuziei sunt di­rect proporţionale cu coeficientul de difuzie specific pentru fieca­re gaz, gradientul de concentraţie a gazelor pe ambele părţi ale membranei difuzionale şi de suprafaţa totală de difuzie şi invers proporţională cu lungimea pistei difuzionale (grosimea septului alveolo-capilar). Cauze ale tulburării difuziunii pot ser­vi procesele însoţite de îngroşarea peretelui alveolar (fibrozele pulmonare, pneumoniile interstiţiale, bolile de colagen, sar­co­idoza) şi procesele cu reducerea suprafeţei difuzionale (pneu­mec­­t­omiile, procese alveolare distructive).

Dereglările corelaţiei difuzie-perfuzie în ambele sensuri con­duc la hipoxie. În normă raportul dintre minut-volumul ven­­ti­laţiei alveolare şi volumul de sânge care trece prin ca­pi­larele pulmonare (debitul cardiac) într-o unitate de timp se înscrie în limitele 0,8–1,2. Micşorarea acestui coeficient se de­ter­mină în hipoventilaţia pulmonară, iar creşterea coeficientului are loc în cadrul micşorării circulaţiei pulmonare sau în şuntul arterio-venos (şuntul dreapta-stânga), când are loc trecerea unui volum mare de sânge neoxigenat din inima dreaptă direct în circulaţia mare (defecte cardiace congenitale cu şunt dreapta-stânga, anev­ris­me arterio-venoase intrapulmonare).

În cadrul hipoxiei respiratorii conţinutul de oxigen se mic­şo­rează atât în sângele arterial, cât şi în cel venos (mărirea dife­ren­ţei arterio-venoase a oxigenului ca indice al extragerii oxi­genului din sângele arterial), iar hipoxemia este însoţită de hi­percapnie.

Hipoxia circulatorie este rezultatul tulburării hemocir­cu­la­ţiei din cauza dereglărilor funcţiilor aparatului circulator şi hipovolemiei. Acest tip de hipoxie se caracterizează prin micşo­ra­rea conţinutului de oxigen în sângele venos alături de conţi­nu­tul normal de oxigen în sângele arterial.

Hipoxia circulatorie cardiogenă se dezvoltă drept consecinţă a diminuării funcţiei de pompă a cordului consecutiv alterării cardiomiocitelor, aritmiilor, tamponadelor cardiace şi a creşterii rezistenţei vasculare periferice.

Hipoxia circulatorie hipovolemică se instalează ca rezultat al micşorării volumului de sânge circulant în hemoragii sau plas­moragii masive.

Hipoxia circulatorie hipermetabolică (relativă) apare ca rezultat al dezechilibrului dintre necesităţile crescute ale or­ga­ne­lor şi ţesuturilor în O₂ şi aprovizionarea relativ insuficientă cu O₂ în cadrul efortului fizic, tireotoxicozei şi hipertermiei. Debitul car­diac în acest tip de hipoxie poate fi mărit, însă nu în aceeaşi proporţie ca şi necesităţile crescute în oxigen ale organismului. În plus, la efort fizic se măreşte viteza lineară a sângelui şi res­pectiv scade timpul contactului sângelui cu aerul alveolar, ceea ce micşorează gradul de saturaţie a hemoglobinei cu oxigen în capilarele pulmonare.

Hipoxia hemică se caracterizează prin micşorarea capacităţii oxigenice a sângelui şi consecutiv a conţinutului de O₂ în sân­ge­le arterial. Acest tip de hipoxie se instalează ca ur­ma­re a modi­fi­că­rilor cantitative şi calitative ale hemoglobinei.

Hipoxia hemică anemică se dezvoltă ca rezultat al micşo­rării conţinutului de eritrocite şi hemoglobină în sânge drept con­se­cin­ţă a inhibiţiei eritropoiezei, pierderilor de sânge şi in­ten­si­fi­că­rii proceselor de hemoliză.

Hipoxia hemică hemoglobinotoxică apare în urma for­mă­rii compuşilor patologici ai hemoglobinei: carboxihe­mo­glo­bina şi methemoglobina. Carboxihemoglobina reprezintă com­pusul he­mo­glo­binei cu monoxidul de carbon (CO). Din ca­uza afinităţii mari a hemoglobinei pentru monoxidul de carbon acest complex nu disociază şi hemoglobina nu poate asocia şi transporta oxi­ge­nul. Methemoglobina se formează din hemoglo­bi­na cu fier biva­­lent în urma oxidării fierului până la fier trivalent la acţi­unea benzenului, amidopirinei, sulfamidelor şi fenacetinei. Met­he­mo­globina, spre deosebire de hemoglobina normală, nu aso­ciază oxigenul, ceea ce conduce la hipoxemie şi consecutiv la hipoxie. În unele cazuri, hipoxia hemică se poate instala şi ca rezultat al creşterii afinităţii hemoglobinei faţă de oxigen. Astfel de stări pot surveni după transfuzii de sânge con­servat, în poli­ci­­temii, hi­­po­­tireoză, afecţiuni hepatice, pancreone­cro­ză şi se ca­rac­te­ri­zează prin concentraţia suficientă a oxihe­mo­glo­binei în sânge şi prin incapacitatea acesteia de a disocia şi ceda oxigenul ţesu­tu­­rilor.

Hipoxia periferică se caracterizează prin dereglarea proce­su­lui de transport al oxigenului din capilarele circuitului mare în interstiţiu şi mai departe în celule. Ea se caracterizează prin con­ţi­nut normal de oxigen în sângele arterial şi prin creşterea conţi­nu­­­tu­lui de O₂ în sângele venos (micşorarea diferenţei arterio-ve­noase de oxigen).

Hipoxia interstiţială apare ca rezultat al tulburării transpor­tu­lui oxigenului din capilar prin interstiţiu spre celulă. În cele mai dese cazuri hipoxia interstiţială este determinată de procese patologice locale, în urma cărora se micşorează permeabi­li­ta­tea membranelor capilare şi citoplasmatice pentru oxigen, în ede­me, hemoragii în organe, limfostază.

Hipoxia intracelulară se dezvoltă ca urmare a tulburării trans­portului de O₂ prin citoplasmă spre organitele celulare, de exem­plu, în sectorul dintre membrana citoplasmatică şi mem­brana mitocondrială, ca rezultat al edemului celular ori ca rezul­tat al măririi celulelor în volum.

Hipoxia histotoxică se caracterizează prin incapacitatea ce­lu­lelor de a utiliza oxigenul ca rezultat al dereglării procesului de transport de electroni la nivelul enzimelor lanţului respirator. Cauzele acestui tip de hipoxie sunt:

1. 
   inactivarea citocromoxidazei sub acţiunea cianurilor, a de­hi­drazelor celulare sub acţiunea eterului, uretanului, alcoolu­lui, barbituricelor;
   
2. 
   tulburarea sintezei enzimelor lanţului respirator în ca­ren­ţa vitaminelor B₁, B₂, PP;
   
3. 
   decuplarea proceselor de oxidare şi fosforilare în intoxi­ca­ţii cu nitraţi, cu toxine microbiene, la hipersecreţia de hormoni tiroidieni ş.a.;
   
4. 
   alterarea mitocondriilor la acţiunea radiaţiei ionizante, a produşilor peroxidării lipidelor, metaboliţilor toxici în uremie, caşexie, infecţii grave.
   

Hipoxia histotoxică se dezvoltă şi in cadrul intoxicaţiilor cu endotoxine microbiene.

În hipoxia tisulară determinată de decuplarea proceselor de oxidare şi fosforilare oxigenul este utilizat intens, însă o mare cantitate de enegrie produsă este eliminată sub formă de căl­dură, iar cantitatea mică de energie acumulată în formă de compuşi macroergici nu asigură necesităţile celulei.

Hipoxia histotoxică se caracterizează atât prin oxigenarea normală a sângelui arterial, cât şi prin arterializarea sângelui ve­nos (micşorarea diferenţei arterio-venoase de oxigen) din cauza ne­uti­lizării oxigenului de către ţesuturi. Cianoza în acest tip de hi­poxie nu apare.

În cele mai frecvente cazuri hipoxia prezintă o combinare a două sau mai multe tipuri – hipoxia mixtă – cu predominarea unui anumit tip.

Hipoxia poate fi acută, atunci când se dezvoltă timp de câ­te­va minute, şi cronică, care se menţine timp de câteva săptămâni, luni, ani. Hipoxia acută apare în cadrul asfixiei, în hemoragii ma­­sive, intoxicaţii cu monoxid de carbon şi cianuri, în stările de şoc, colaps, în accese de astm cardiac. Hipoxia cronică se dez­vol­tă treptat în cadrul bolilor cronice ale aparatului respirator, sis­temului cardiovascular, în anemii ş.a.

După localizare hipoxia poate fi locală şi generalizată.

Hipoxia locală se dezvoltă ca rezultat al tulburărilor circu­la­to­rii locale (ischemie, hiperemie venoasă, stază).

Hipoxia generală prezintă un proces patologic integral cu afec­ţiunea concomitentă a tuturor organelor, iar gradul de afec­ţi­une depinde de rezistenţa acestora fată de insuficienţa de O₂. De exemplu, ţesutul osos îşi menţine viabilitatea în condiţiile între­ru­perii complete a aportului de O₂ timp de câteva ore; muşchii sche­letici – aproximativ două ore, cordul – doar 20–40 minute. Cea mai mică rezistenţă la hipoxie o posedă creierul. În scoarţa ce­rebrală după 2–3 min de anoxie apar primele semne de al­te­ra­re, iar peste 6–8 min apar leziuni celulare ireversibile.

Reacţii compensatorii. Instalarea hipoxiei induce declan­şa­rea unui complex de reacţii adaptiv-compensatorii, care vizează res­tabilirea aprovizionării adecvate a ţesuturilor cu oxigen. Aceste reacţii în multe cazuri preîntâmpină dezvoltarea unei hipoxii pronunţate şi a leziunilor celulare. Toate reacţiile com­pen­satorii în hipoxie se împart în urgente şi tardive (durabile).

Reacţii compensatorii urgente în hipoxia acută sunt reacţiile cardiovasculare, respiratorii, metabolice.

Din reacţiile cardiovasculare face parte mărirea debitului car­diac pe seama tahicardiei şi creşterii volumului sistolic, spo­rirea returului venos spre inimă, creşterea presiunii arteriale şi a vitezei circulaţiei sângelui, micşorarea timpului de circulaţie a sân­gelui în ambele circulaţii. Aceste reacţii contribuie la ame­li­ora­rea arterializării sângelui în circulaţia pulmonară şi apro­vi­zi­onă­rii cu sânge a organelor circulaţiei mari. În cadrul hipoxiei pronunţate are loc centralizarea circulaţiei sanguine şi redis­tri­buirea sângelui în favoarea organelor de importanţă vitală prin di­latarea vaselor creierului, cordului şi a circulaţiei pulmonare cu mărirea debitului sanguin în aceste organe. Concomitent va­sele pielii, ţesutului adipos, muşchilor scheletici şi ale organelor splanhnice se constrâng, reducând debitul sanguin în aceste or­gane. O altă semnificaţie a acestor reacţii vasculare este mo­bi­li­zarea sângelui depozitat în splină şi ficat, vasele mezenteriale, ceea ce conduce la creşterea volumului sângelui circulant. Acţi­une vasodilatatoare posedă micşorarea concentraţiei de oxigen, mărirea concentraţiei metaboliţilor – produşilor degradării ATP-ului (ADP, AMP, fosfatul anorganic), CO₂, ionii de hidrogen, aci­dul lactic. În condiţii de acidoză scade sensibilitatea alfa-adre­noreceptorilor la influenţele catecolaminelor, ceea ce de ase­menea contribuie la dilatarea vaselor.

Reacţii compensatorii respiratorii urgente sunt hiperven­ti­la­ţia pulmonară (respiraţia accelerată şi profundă) cu includerea în actul respirator a alveolelor anterior nefuncţionale. De aseme­nea se ameliorează şi circulaţia pulmonară. Astfel o dată cu creş­terea ventilaţiei alveolare creşte şi perfuzia plămânilor, ceea ce menţine constant raportul ventilaţie/perfuzie, condiţie impor­tan­tă pentru arterializarea optimă a sângelui venos parvenit în plă­mâni. De rând cu aceasta hipocapnia în sângele circulaţiei pul­mo­nare provocată de hiperventilaţie sporeşte afinitatea hemo­glo­binei faţă de oxigen, ceea ce reduce timpul necesar pentru ar­te­ri­ali­zarea sângelui – moment important în condiţiile sporirii vite­zei lineare de circulaţie şi micşorării timpului pasajului eritro­ci­telor prin capilarele pulmonare.

După 2 zile de hipoxie acută în eritrocite creşte cantitatea de 2–3 glicerofosfat şi ATP, ceea ce contribuie la disocierea mai uşoară a oxihemoglobinei şi cedarea oxigenului ţesuturilor cir­cu­laţiei mari.

În condiţiile “foamei” de oxigen în ţesuturi se activează gli­co­liza, pe contul căreia pot fi satisfăcute un anumit timp nece­si­tă­ţile energetice ale celulelor. Concomitent, însă, în celule se acu­mulează acid lactic, acidoza contribuind la creşterea vitezei de disociere a oxihemoglobinei şi la cedarea completă a oxi­ge­nu­lui în ţesuturi.

Mecanismele declanşării reacţiilor compensatorii urgente în hipoxie sunt diverse. Reacţiile sistemului respirator şi cardiovas­cular sunt determinate de mecanisme reflexe prin excitarea cen­trului respirator şi a hemoreceptorilor arcului aortei şi zonei ca­ro­tidiene de către presiunea parţială crescută a CO₂ în sânge, ex­ce­sul de ioni de hidrogen şi de presiunea parţială scăzută a oxi­ge­nului. Tahicardia este determinată atât de acţiunea directă a hi­poxiei asupra sistemului conductor al inimii, cât şi de creşterea volumului sângelui circulant, amplificarea forţei de aspiraţie a cutiei toracice, sporirea returului venos spre inimă. Aceste feno­me­ne conduc la supraumplerea atriilor cu sânge şi la declanşarea reflexului de pe receptorii acestor compartimente.

Mecanismele compensatorii de lungă durată se includ în hi­poxia cronică (boli ale sistemului cardiovascular, respirator, tu­mo­ri, reşedinţa în localităţile montane). În aceste condiţii se in­ten­sifică secreţia eritropoietinei de către celulele aparatului juxta­­glomerular al rinichilor, ceea ce stimulează eritropoieza cu creşterea concentraţiei de eritrocite şi cantităţii de hemoglobină în sânge şi în final măreşte capacitatea oxigenică a sângelui. Su­pra­fată difuzională a plămânilor creşte, se hipertrofiază mus­cu­la­tura respiratorie şi cardiomiocitele. În celule creşte numărul de mitocondrii şi activitatea enzimelor lanţului respirator. În condi­ţi­ile hipoxiei cronice în organele de importanţă vitală (de ex., creierul) creşte atât capacitatea arterelor şi capilarelor cerebrale, cât şi vascularizarea ţesuturilor în urma angiogenezei.

În hipoxia cronică apar modificări structural-funcţionale ale ţesuturilor de ordin compensator şi reparativ. S-a stabilit că defi­ci­tul de macroergi fosfaţi condiţionat de hipoxie contribuie la in­ten­sificarea sintezei acizilor nucleici şi a proteinelor. Se intensi­fi­că procesele plastice ce stau la baza hipertrofiei cardio­mioci­­te­lor şi muşchilor respiratori. Totodată funcţionarea sistemului res­pirator şi cardiovascular devine mai economă o dată cu creş­te­rea activităţii sistemului energogenetic al celulei (creşterea nu­mărului de mitocondrii, activarea enzimelor lanţului respirator).

În cadrul hipoxiei cronice scade producerea hormonilor ti­reotrop şi tiroidieni, ceea ce conduce la scăderea intensităţii me­tabolismului bazal cu micşorarea necesităţilor celulelor în oxi­gen. S-a stabilit că hipoxia induce activarea enzimelor sistemu­lui antioxidant (a superoxiddismutazei, a catalazei ş.a.) pentru ne­utralizarea produşilor peroxidării lipidelor, care pot altera ce­lula.

În diferite tipuri de hipoxie complexele de mecanisme com­pen­satorii diferă – de exemplu, hipoxia hipoxică induce creş­te­rea minut-volumului cordului, iar în hipoxia circulatorie, cauzată de scăderea capacităţii contractile a cordului, realizarea acestui mecanism compensator devine imposibilă. La fel în hipoxia res­pi­ratorie este diminuată capacitatea reacţiilor compensatorii ale apa­ratului respirator, în hipoxia provocată de unele anemii (de ex., anemiile aregenerative) lipseşte reacţia la eritropoietine, iar în hipoxia circulatorie devin incompetente reacţiile vasculare.

Hipoxia este un puternic factor stresant, care stimulează sis­temul hipotalamus-hipofiză-suprarenale cu hipersecreţia glu­co­cor­ti­co­izilor, care activează enzimele lanţului respirator şi stabi­li­zează membranele lizozomale, împiedicând eliminarea hidrola­ze­lor lizozomale şi autoliza celulei.

Acţiunea patogenă a hipoxiei. În hipoxii pronunţate me­ca­nismele adaptiv-compensatorii devin insuficiente, astfel dezvol­tân­du-se hipoxia decompensată, caracterizată prin tulburări bio­chi­mice, funcţionale şi structurale. Rezultatul final al acestor de­reg­lări sunt leziunile celulare în organele supuse hipoxiei. Aceste leziuni celulare sunt de origine hipoxică, hipo­nutri­ţiona­lă, hipoenergetică, acidotică. Leziunile celulare în hipoxie re­pre­zintă procese patologice tipice celulare cu anumite particularităţi în diferite organe.

La baza tuturor leziunilor hipoxice celulare stă insuficienţa de macroergi fosfaţi, fapt ce limitează capacitatea celulelor de a-şi menţine homeostazia celulară. Glicoliza compensează ne­sem­­ni­ficativ procesele oxidative, acest lucru fiind important doar pen­tru celulele creierului şi cordului. Mecanismul lezi­uni­lor ce­lu­lare în condiţiile deficitului de macroergi constă în tul­bu­rarea transportului selectiv al ionilor prin membrana celulară, proces energodependent. Ca rezultat intracelular se acumulează ionii de Na, iar extracelular ionii de potasiu, ceea ce conduce la scăderea potenţialului membranar şi la tulburarea excitabilităţii celulelor nervoase şi musculare. Împreună cu ionii de Na în ce­lule pă­trun­de un exces de apă, contribuind la tumefierea ce­lu­le­lor şi ci­to­li­za osmotică. Intracelular se mai acumulează şi ionii de Ca, care activează fosfolipaza A₂ a mitocondriilor, degradând complexele fos­folipidice membranare, tulburând şi mai profund funcţia pom­pelor ionice şi funcţiile mitocondriilor. ATP-azele activate scindează compuşii macroergici, agravând penuria energetică, iar activarea endonucleazelor demarează apoptoza.

Stres-sindromul declanşat în hipoxia acută, pe lângă efec­tele pozitive determinate de hipersecreţia de glucocorticoizi, in­duce şi efecte nedorite cum ar fi catabolismul proteinelor, bi­lan­ţul azotat negativ, mobilizarea rezervelor lipidice ale organis­mu­lui.

Acţiune alterantă asupra celulelor au şi produşii peroxidării lipidelor, proces activizat în hipoxie. Acidoza şi produşii pero­xi­dării lipidelor labilizează membranele lizozomale şi contribuie la eliminarea hidrolazelor, care autolizează celula.

Ca rezultat al tulburărilor metabolice, la nivel celular apar şi tulburări funcţionale, fapt ce se va manifesta prin simptome cli­ni­ce respective în conformitate cu specificul organului.

Celulele creierului sunt foarte sensibile la hipoxie, 20% din cantitatea oxigenului necesar organismului sunt consumate de creier. În hipoxie creşte permeabilitatea capilarelor cerebrale, ceea ce are drept consecinţă dezvoltarea edemului cerebral. În­tre­­ru­pe­rea aprovizionării creierului cu O₂ timp de 2–3 min con­duce la le­ziuni neuronale şi la apariţia focarelor de necroză la ni­velul scoar­ţei cerebrale şi al cerebelului. În hipoxia cronică în creier apar distrofii celulare la nivel cortical şi subcortical, edem ce­rebral.

Miocardul se caracterizează printr-o rată scăzută de energo­ge­neză pe contul proceselor glicolizei anaerobe, care poate apro­vi­ziona necesităţile energetice timp de numai câteva minute. Re­zer­vele de glicogen din miocard se epuizează rapid. Deja peste 3–4 minute după întreruperea aprovizionării cardiomiocitelor cu oxigen inima pierde capacitatea contractilă aptă să întreţină cir­cu­laţia sanguină cerebrală. Glicoliza induce acumularea de acid lactic, dezvoltându-se acidoza metabolică, care conduce la scă­de­rea activităţii enzimelor lanţului respirator şi a monoami­no­xi­dazei. În miocard pe parcursul hipoxiei sunt desemnate distrofii lipidice.

În rinichi în cadrul hipoxiei se constată necrobioza şi ne­cro­za epiteliocitelor tubilor renali, ceea ce antrenează insuficienţă re­nală. În ficat de asemenea s-a constatat necroza hepatocitelor cu sclerozarea ulterioară a organului. Aceleaşi procese pato­lo­gi­ce celulare se depistează şi în alte organe parenchimatoase.

Manifestarile clinice ale hipoxiei. Simptomatologia hipoxiei acute e determinată de dereglările funcţiilor organelor vitale. Dereglarea activităţii sistemului ner­vos central se exprimă prin cefalee, euforie, comportamentul de­vine neadecvat situaţiei ş.a. Aceste simptome sunt determinate de tulburarea proceselor de inhibiţie în scoarţa cerebrală. Paralel di­minuează controlul inhi­bi­tor al scoarţei cerebrale asupra struc­tu­rilor subcorticale. Apare greaţa, voma, tulburări de coordonare a mişcărilor, convulsii. Res­pi­raţia devine periodică, scade acti­vi­ta­tea cardiacă şi tonusul vascular.

La scăderea presiunii parţiale a oxigenului în sângele arte­­rial până la 40–20 mm Hg se instalează coma cerebrală, cu pier­de­rea funcţiilor scoarţei cerebrale, a structurilor subcorticale şi centrilor bulbari. La o presiune parţială a oxigenului în sângele arterial mai joasă de 20 mm Hg survine moartea cerebrală şi moar­tea organismului.

23.2. Hiperoxia generală
Hiperoxia este creşterea presiunii oxigenului în ţesuturi ca rezultat al aportului excesiv de oxigen spre celule sau al mic­şo­ră­rii consumului acestuia.
În condiţii obişnuite la nivelul mării presiunea parţială a oxigenului în atmosferă este de cca 160 mm Hg, însă în aerul alveolar, în sângele arterial şi în lichidul in­ter­sti­ţial din regiunea proximală a capilarelor ea este de doar 100 mm Hg. Consecutiv ex­tra­gerii şi consumului oxigenului de către celule presiunea oxigenului în sângele ve­­nos scade până la 40 mm Hg. S-a constatat că presiunea de 100 mm Hg este optimă pentru structurile biologice, iar creşterea oxigenării mediului este potenţial nocivă prin formarea de specii reactive de oxigen şi peroxidarea substanţelor organismului cu in­du­cerea leziunilor celulare. Importanţa hiperoxiei pentru medicină constă în faptul că aceasta poate fi atât de origine tehnogenă (hiperbaria de adâncime), cât şi iatrogenă prin aplicarea hiperoxiei în scopuri terapeutice. Aceasta necesită cunoaşterea pato­ge­niei acţiunii nocive a hiperoxiei asupra organismului uman, a mecanismelor intrinseci de protecţie şi elaborarea principiilor de corecţie a efectelor adverse ale oxigenului.
Etiologia hiperoxiei. Toţi factorii, care conduc la hiperoxie, pot fi clasificaţi în funcţie de mecanismul patogenetic în urmă­toa­rele clase:

1. 
   Factorii, care măresc aportul de oxigen spre celule:
   

1. 
   creşterea presiunii parţiale a oxigenului în aerul in­spi­rat asociată cu presiunea atmosferică normală, scăzută sau ri­di­cată (respectiv hiperoxie normobarică, hipobarică şi hi­per­­ba­ri­că);
   
2. 
   sporirea transportului oxigenului spre ţesuturi în condiţii de presiune parţială normală a oxigenului în aerul inspirat (hi­­perventilaţie pulmonară, intensificarea hemodinamicii siste­mice sau regionale).
   

2. Factorii, care reduc consumul de oxigen de către celule (de­reglări enzimatice şi de substarat).

Patogenia hiperoxiei este diferită în funcţie de mecanismul de acţiune a factorilor etiologici.

La creşterea presiunii parţiale a oxigenului în aerul inspirat sur­vine hiperoxia exogenă caracterizată prin saturaţia completă a hemoglobinei cu oxigen la nivelul capilarelor pulmonare (con­cen­traţia de oxihemoglobină devine egală cu 100% în loc de cca 96% normal) şi în plus în sânge se dizolvă o cantitate su­pli­men­ta­­­­­­­­­­­­­­­­­­ră de oxigen proporţională cu gradul de creştere a pre­si­unii oxi­­­­­­­­­genului în alveole. Astfel, sângele arterial în condiţii nor­mo­ba­­­rice conţine doar 0,3 ml de oxigen în 100 ml, în timp ce în con­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­diţii hiperbarice aceasta poate să ajungă la 2–6 ml O₂/100 ml.

Hiperoxia endogenă este o creştere a presiunii parţiale a oxi­genului la nivelul celulei în condiţiile conţinutului normal de O₂ în aerul inspirat. Hiperoxia endogenă prin hiperventilaţie apa­re în condiţiile intensificării ventilaţiei alveolare (este posi­bi­lă şi în condiţiile ventilaţiei artificiale a plămânilor cu amestec de gaze cu conţinut sporit de oxigen), ce conduce la creşterea pO₂ în aerul alveolar (care poate să se apropie de 160 mm Hg), iar în sângele arterial are loc saturaţia hemoglobinei cu oxigen şi dizolvarea suplimentară a oxigenului în plasma sanguină.

Hiperoxia hiperdinamică apare în cadrul intensificării he­mo­dinamicii sistemice (creşterea debitului cardiac şi a debitului san­guin în organe, aportul excesiv de oxigen, care depăşeşte ne­ce­sităţile reale). Se caracterizează prin saturaţia obişnuită a he­mo­globinei sângelui arterial (cca 96%), prin cantitatea obişnuită de oxigen dizolvat în plasmă, însă din cauza sporirii vitezei li­ne­are şi volumetrice a sângelui creşte concentraţia de oxihemo­glo­bină în sângele venos (arterializarea sângelui venos, micşorarea di­ferenţei arterio-venoase de oxigen).

Hiperoxia reactivă se dezvoltă la intensificarea circulaţiei san­guine regionale (hiperemia arterială) şi este similară cu hipe­ro­xia hiperdinamică, însă poartă un caracter local.

Hiperoxia dismetabolică este rezultatul tulburării utilizării oxi­genului la un aport de oxigen adecvat. Se întâlneşte la de­reg­­larea activităţii sau sintezei enzimelor lanţului respirator în mi­to­con­drii (hiperoxie histotoxică), în insuficienţa substratului de oxi­dare în celule (hiperoxie de substrat).

Manifestările. Hiperoxia se manifestă prin reacţii compen­sa­torii, protective şi procese patologice declanşate la diferite ni­ve­luri ale organismului.

Reacţiile compensatorii în hiperoxie constău în păstrarea pre­siunii normale de oxigen în celule în condiţiile hiperoxiei la diferite niveluri de transport al oxigenului. De exemplu, hi­pe­ro­xia conduce la spasmul vaselor cerebrale. Reacţiile protective con­tra hiperoxiei constau în mecanisme de anihilare a formelor reactive de oxigen generate în hiperoxie. Din mecanismele pro­tec­tive fac parte diferite enzime şi substanţele antioxidante en­do­gene şi exogene – superoxiddismutaza, catalaza, peroxidazele, glutationreductaza, ceruloplasmina, alfa-tocoferolul, seleniţii.

Hiperoxia este compensată atunci când creşterea presiunii parţiale a oxigenului la diferite niveluri de transport al acestuia nu conduce la creşterea conţinutului de O₂ în celule (există hi­per­­­oxemia, însă nu se dezvoltă hiperoxia celulară). Hiperoxia sub­­com­pen­sată reprezintă starea, când survine hiperoxia celula­ră, însă intensificarea activităţii sistemului antioxidant permite ne­utra­lizarea formelor reactive ale oxigenului, preîntâmpinând le­zi­unile celulare. Hiperoxia decompensată survine la epuizarea sis­temului antioxidant, radicalii liberi ai oxigenului nu sunt neutra­lizaţi şi are loc acumularea produşilor peroxidării lipi­de­lor, proteinelor, nucleoproteidelor cu leziuni celulare.

În scopuri curative hiperoxia se aplică numai în condiţii de hiperoxibarie – inhalarea oxigenului sub presiuni terapeutice de 2, maximum de 3 atmosfere. În hiperoxibarie, de rând cu satura­ţia completă a hemoglobinei cu oxigen, creşte şi cantitatea oxi­ge­nu­lui dizolvat fizic în plasmă, ceea ce permite o îmbogăţire cu oxigen a ţesuturilor chiar şi în condiţiile, când viteza circulaţiei în capilare este mică (hiperemia venoasă, ischemia). Astfel, oxi­ge­­narea hiperbarică compensează orice tip de hipoxie (cu ex­cep­ţia celei histotoxice), în special hipoxiile condiţionate de micşo­rarea sau inactivarea hemoglobinei (hipoxia hemică, anemică), pe contul creşterii ratei oxigenului dizolvat în plasmă, limfă, li­chid tisular. Prin intermediul oxigenării hiperbarice sunt asi­gu­ra­te necesităţile metabolice ale celulelor chiar şi în condiţiile scă­de­rii afluxului de sânge la nivel de microcirculaţie.

Acţiunea oxigenului sub presiune se răsfrânge asupra tu­tu­­ror organelor, ţesuturilor, celulelor şi structurilor subcelulare. În funcţie de intensitatea reacţiilor oxigendependente hiperoxia poate avea consecinţe atât favorabile, cât şi toxice, determinate de potenţialul oxidativ crescut al oxigenului hiperbaric.

Acţiunea patogenă a hiperoxiei constă în formarea excesivă de specii reactive de oxigen, peroxidarea substanţelor endogene, modificări de structură şi dereglări funcţionale ale celulelor, or­ganelor, sistemelor organismului.

În condiţiile hiperoxiei are loc formarea intensivă de radi­ca­li liberi ai oxigenului – anionradicalul superoxid (O₂^-), oxige­nul singlet (¹O₂^.), radicalul hidroxil (OH^-), care alterează fos­fo­li­pidele membranare cu formarea de hidroperoxizi lipidici şi ini­ţierea reacţiilor în lanţ. Efectele nocive constau în distrucţia mem­branelor citoplasmatice şi a structurilor intracelulare, modi­fi­carea structurii conformaţionale a proteinelor, alterarea struc­tu­rii ADN-ului, ARN-ului. În final are loc leziunea membranei ci­to­plasmatice cu dereglări ale homeostaziei celulare osmolare, elec­trolitice, de electrogeneză, intumescenţa şi citoliza.

Leziunea membranelor mitocondriale, ale reţelei sarcoplas­ma­tice şi ale lizozomilor conduce respectiv la dereglarea proce­se­lor fosforilării oxidative şi energogenezei, la degradarea ribo­zo­­mi­­lor cu dereglarea sintezei proteinelor, la eliberarea enzi­me­lor lizo­zomale cu autoliza şi inducerea modificărilor ireversibile în celule până la necroza celulară.

De rând cu aceasta, sub influenţa oxigenului hiperbar are loc blocarea enzimelor lanţului respirator (citocromoxidaza, de­hi­dra­zele), inhibiţia activităţii oxidoreductazelor, iar în conse­cin­ţă celulele pierd capacitatea de a utiliza oxigenul – se insta­lea­ză o hipoxie tisulară, ceea ce conduce la tulburarea proceselor ener­go­genetice, care şi mai mult dereglează funcţia şi structura mem­­branelor celulare şi a organitelor intracelulare.

Procesele patologice celulare hiperoxice (leziuni celulare, ne­croza) conduc la procese patologice în ţesuturi, organe şi sis­te­me cu consecinţe pentru întreg organismul (inflamaţia, reacţia fa­zei acute, febra).