Ишемия

10.08.2016
Нарушение периферического кровообращения, основой которого являются замедление или полное прекращение притока артериальной крови, называют ишемией (от греч. lσχω — задерживать, останавливать; αiμα — кровь), или местным малокровием.

Механизм развития ишемии заключается в уменьшении притока крови в систему микроциркуляции. В связи с этим ишемия характеризуется следующими признаками: побледнением ишемизированного участка органа, снижением местной температуры, нарушением чувствительности в виде парестезии (чувство онемения, покалывания, ползания мурашек), болевым синдромом, уменьшением скорости кровотока и объема органа, снижением артериального давления в участке артерии, расположенном ниже препятствия, снижением O2 в ишемизированном участке органа или ткани, уменьшением образования межтканевой жидкости и снижением тургора ткани, нарушением функции органа или ткани, дистрофическими изменениями.

Причиной ишемии могут быть различные факторы: сдавление артерии, обтурация ее просвета, действие на нервно-мышечный аппарат артериальной стенки. Согласно этому различают компрессионный, обтурационный и ангиоспастический типы ишемии.

Компрессионная ишемия обусловлена сдавливанием приводящей артерии лигатурой, рубцом, опухолью, инородным телом и др.

Обтурационная ишемия является результатом частичного сужения или полного закрытия просвета артерии тромбом или эмболом. Продуктивно-инфильтративные и воспалительные изменения стенки артерии, возникающие при атеросклерозе, облитерирующем эндартериите, узелковом полиартериите, также служат причиной ослабления местного кровотока по типу обтурационной ишемии.

Ангиоспастическая ишемия возникает вследствие раздражения сосудосуживающего аппарата сосудов и их рефлекторного спазма, вызванного эмоциональным воздействием (страх, боль, гнев), физическими (холод, травма, механическое раздражение) и химическими факторами, биологическими раздражителями (бактериальные токсины) и др. В условиях патологии ангиоспазм характеризуется большой продолжительностью и значительной выраженностью, что может быть причиной резкого замедления кровотока, вплоть до полной его остановки. Чаще всего ангиоспазм развивается в артериях относительно большего диаметра внутри органа по типу сосудистых безусловных рефлексов с соответствующих интерорецепторов. Этим рефлексам свойственны выраженная инертность и автономность. Примером такого типа сосудистых реакций могут служить спазм венечных артерий сердца при раздражении рецепторов внутренних органов (кишечника, желчных протоков, мочеточников, мочевого пузыря, легких, матки), рефлекторный спазм сосудов парного органа (почки, конечности) при раздражении противоположно расположенного. Ангиоспастическая ишемия также может быть условно-рефлекторной. Наконец, прямое раздражение расположенного в продолговатом мозге сосудодвигательного центра токсическими веществами, которые содержатся в омывающей его крови, механическое раздражение подкорковых образований, регулирующих сосудистый тонус (при опухолевом процессе в головном мозге, кровоизлияниях в мозг, повышении внугричерепного давления), наличие патологического, в частности воспалительного, процесса в каком-либо участке промежуточного мозга также часто приводят к выраженным ангиоспастическим проявлениям.

Таким образом, ангиоспазм развивается прежде всего в результате активации нейрогенных α-адренергических, Н1-гистаминергических, серотонинергических, лофаминергических механизмов. Источником биогенных аминов немедиаторно-го происхождения являются надпочечники (катехоламины) и клетки диффузной нейроэндокринной системы (APUD — система захвата предшественников аминов и их декарбоксилирования), локализирующиеся в различных органах и тканях, которые способны вырабатывать 5-гидрокситриптамин (серотонин), гистамин и дофамин. В рыхлой соединительной ткани источником гистамина, кроме того, служат тканевые базофилы, в крови — базофилы (гистамин) и тромбоциты (гистамин, серотонин). В развитии ангиоспазма определенную роль играют про-стагландины (ПГР2а и тромбоксан A2). Последний образуется в тромбоцитах, его выделение особенно резко возрастает при их адгезии и агрегации на поврежденной сосудистой стенке. Наконец, ангиоспастическое действие оказывают вазоактивные пептиды — вазопрессин и ангиотензин II.

Большое значение в развитии ангиоспастических реакций имеет эндотелии-1, вырабатываемый эндотелием сосудов. Эндотелий вначале продуцирует прогормон — большой эндотелии-1, состоящий из 39 аминокислотных остатков. Под влиянием эндотелинпревращающего фермента из большого эндотелина-1 образуется эндотелии-1, который содержит 21 аминокислотный остаток. Это наиболее мощный из всех известных сосудосуживающих факторов, причем его активность более чем в 10 раз превышает активность ангиотензина II.

Основной механизм действия эндотелина-1 заключается в рецепторопосредованном открытии потенциалзависимых кальциевых каналов и высвобождении Ca2+ в цитозоль гладкомышечных клеток из внутриклеточных депо, что вызывает их сокращение и пролиферацию с утолщением сосудистой стенки и уменьшением диаметра сосудов.

Синтез эндотелина-1 усиливают ангиотензин II, катехоламины, тромбин, гипоксия, факторы роста, повреждение эндотелия окисленными липопротеидами или повышенным артериальным давлением. Все эти факторы активируют транскрипцию гена эндотелина-1. NO, ПГЕ2, ПГ12, ПНП, наоборот, угнетают активность этого гена и уменьшают секрецию эндотелина-1. Эндотелии-1 причастен к возникновению ряда патологических процессов — инфаркта миокарда, нарушения ритма сердца, легочной и системной гипертензии, атеросклероза и др.

Механизм активации сократительных белков гладкомышечных клеток зависит от состояния специфических рецепторов. В частности катехоламины воздействуют на α-адренорецепторы. При их возбуждении, вероятно, прежде всего изменяются электрические свойства мембраны гладкомышечных клеток вследствие повышения проницаемости клеточной мембраны для Na+, Ca2+, K+, Cl-. Особую роль играет Ca2+, который поступает в клетку из межклеточной жидкости и высвобождается из саркоплазматической сети. Результатом этого является активация сократительных белков и сокращение гладкомышечных клеток. Используя блокаторы медленных кальциевых каналов (антагонисты Ca2+ — верапамил, нифедипин, бефидил), можно предотвратить (в среднем на 50 %) сокращение, вызванное норадреналином. Ангиотензин II — одно из наиболее мощных сосудосуживающих веществ — оказывает прямое действие на гладкомышечные клетки путем их деполяризации вследствие повышения проводимости каналов для Na+ и Ca2+.

Большую роль в возникновении ангиоспастической ишемии играет изменение чувствительности мышечных элементов сосудистой стенки к норадреналину и вазоактивным пептидам. Например, ионы натрия, накапливаясь в гладкомышечных клетках, повышают чувствительность сосуда к прессорным веществам — катехоламинам, вазопрессину и ангиотензину II.

В последнее время отмечают участие эндотелия в нормальном функционировании механизма сокращения — расслаблении неисчерченных мышц сосудов. Повреждение эндотелия лишает его способности выделять фактор релаксации (NO), вследствие чего усиливаются спастические реакции. Последние могут возникать даже при воздействии ацетилхолина и брадикинина, которые в норме вызывают расширение сосудов.

Характер обменных, функциональных и структурных изменений в ишемизированном участке ткани или органа определяется степенью кислородного голодания, тяжесть которого зависит от скорости развития и типа ишемии, ее продолжительности, локализации, характера коллатерального кровообращения, функционального состояния органа или ткани.

Ишемия, возникающая в участке полной обтурации или компрессии артерий, при прочих равных условиях служит причиной более существенных изменений, чем при спазме. Быстро развивающаяся ишемия, как и длительная, характеризуется более тяжелым течением, чем развивающаяся медленно, или непродолжительная. Особенно большое значение в развитии ишемии принадлежит внезапной обтурации артерии, поскольку при этом может присоединиться рефлекторный спазм системы разветвлений данной артерии.

Ишемия жизненно важных органов (головного мозга, сердца) сопровождается более тяжелыми последствиями, чем ишемия почек, селезенки, легких, а ишемия последних — более тяжелыми по сравнению с ишемией скелетной, мышечной, костной или хрящевой ткани. Это связано с тем, что чувствительность тканей к гипоксии фактически определяется двумя факторами: метаболической активностью ткани и интенсивностью коллатерального кровообращения. Ткани с высшим уровнем метаболизма и специфической активности более чувствительны к кислородному голоданию. Так, нейроны подвергаются необратимой деструкции уже через 3—5 мин полной ишемии, кардиомиоциты — на протяжении 20— 30 мин, тогда как фибробласты в миокарде способны сохранять жизнеспособность в течение нескольких часов.

Интенсивность коллатерального кровообращения является вторым лимитирующим фактором устойчивости тканей к ишемии. По степени развития коллатералей все ткани можно подразделить на три типа: абсолютно достаточные, относительно достаточные и абсолютно недостаточные. Если коллатеральные сосуды функционально абсолютно или относительно не способны компенсировать нарушение кровообращения, то ткань более склонна к ишемии. Классическим примером абсолютно недостаточного коллатерального кровообращения являются ткани головного мозга и миокард. К тканям с относительно достаточным развитием коллатералей можно отнести кишечник, а абсолютно достаточное коллатеральное кровообращение наблюдается в мышечной ткани и коже.

Наконец, большое значение в развитии ишемии имеет предыдущее функциональное состояние органа или ткани. Замедление притока артериальной крови в условиях повышенной функциональной активности органа или ткани опаснее, чем в состоянии покоя. Особенно важно несоответствие функции органа и его кровоснабжения при наличии органических изменений в артериях. Это связано с тем, что органические изменения сосудистой стенки, с одной стороны, ограничивают способность сосуда к расширению при увеличении нагрузки, а с другой — повышают его чувствительность к различным вазоконстрикторным факторам. Кроме того, возможность усиления коллатерального кровообращения в склеротически измененных сосудах также очень ограничена.

Следует отметить, что при ишемии наблюдаются изменения процессов фильтрации, диффузии и микровезикулярного транспорта. Снижение давления в микроциркуляторном русле на 10 мм рт. ст. приводит к практически полному прекращению фильтрации и дренажа тканей. Резко сокращается или прекращается поступление кислорода в ткани, обусловливая развитие гипоксии и перестройку метаболизма на анаэробный гликолиз. Уменьшение продукции АТФ нарушает процессы активного транспорта.

Изменения в тканях при ишемии можно разделить на несколько последовательных стадий.

1. Снижение эффективности цикла Кребса, повышение интенсивности гликолиза и пентозного цикла, снижение интенсивности энергетического обмена в целом. Нарушение образования энергии в ишемизированном участке патогенетически связано с недостаточным поступлением кислорода и необходимых для окисления субстратов, снижением активности и синтеза ферментов, выходом их из поврежденных клеток вследствие повышенной проницаемости клеточных мембран, разобщения процессов окисления и фосфорилирования.

2. Истощение запасов макроэргических фосфатов сопровождается суммарным повышением уровня Ca2+ в клетке, особенно после длительных периодов ишемии (схема 7).
Ишемия

На схеме 7 указаны источники и механизмы повышения цитоплазматической концентрации Ca2+ и последовательность событий, обусловленных их избытком: активация кальцийчувствительных протеиназ и фосфолипаз, необратимые изменения структуры и целостности клеточной мембраны, потеря внутриклеточных адениловых оснований — предшественников синтеза АТФ.

В связи с указанными изменениями нарушаются специфические функции клеток (сокращение, секреция и др.), работа ионных насосов, развивается некробиоз.

Первые признаки ультраструктурных изменений появляются через несколько минут с момента возникновения ишемии и характеризуются нарушением внутренней структуры митохондрий: наблюдаются их набухание, постепенное накопление жировых капель, последующее исчезновение крист и замещение их гранулярной субстанцией. Дальнейший распад митохондрий, а также эндоплазматической сети и клеточных ядер может закончиться образованием очага некроза — инфаркта. Это, как правило, происходит в паренхиматозных органах, которые отличаются повышенной чувствительностью к кислородному голоданию и особенностями ангиоархитектоники, не позволяющими быстро и эффективно устранить нарушение кровообращения вследствие развития коллатералей. Длительная ишемия кожи, скелетных мышц и костной ткани не вызывает таких тяжелых функциональных и морфологических последствий. Попытки предотвратить развитие постишемических некробиотических изменений с помощью реперфузии не дали положительных результатов, поскольку в условиях реперфузии происходят дальнейшее повышение тканевого уровня кальция, интенсивное повреждения мембран и митохондрий активными кислородными радикалами. Впервые это было установлено при ишемии миокарда. Такую реперфузию проводят под защитой антагонистов кальциевых каналов и антиоксидантов.

3. Стадия усиленного биосинтеза основных биохимических компонентов соединительной ткани — коллагена, кислых и нейтральных гликозаминогликанов, являющихся основой для последующего склерозирования ишемизированного участка ткани или органа. Необходимым условием для его осуществления служит усиление синтеза нуклеиновых кислот.

Реперфузионный синдром. Реперфузионные повреждения тканей возникают после восстановления кровотока в ишемизированном участке ткани или органа. Степень выраженности реперфузионного синдрома зависит от площади повреждения и длительности ишемии. В случае непродолжительной ишемии возможно восстановление функции ишемизированной ткани. При длительной ишемии, особенно развивающейся в тканях с относительной или абсолютной недостаточностью коллатерального кровообращения, функциональное восстановление ткани не происходит, наоборот, усиливается ее повреждение. Отсутствие кислорода и питательных веществ в течение периода ишемии создает в тканях условия, при которых истощаются и не восстанавливаются антиоксидантные системы. Поэтому возобновление циркуляции обусловливает развитие в зоне ишемии свободнорадикального повреждения тканей вследствие образования из начинающего поступать кислорода активных кислородных радикалов на фоне отсутствия антиоксидантной защиты.

Следует отметить, что если участок повреждения ткани большой (например, при синдроме длительного сдавления), то поступление вследствие реперфузии большого количества БАВ и метаболитов из очага ишемии в общий кровоток может стать причиной системных эффектов, вплоть до развития шока.