Hypoxie (lékařská) - Hypoxia (medical)

Hypoxie
Ostatní jména Hypoxikace, nedostatek kyslíku v krvi, hladovění kyslíkem
Cynosis.JPG
Cyanóza ruky u starší osoby s nízkou saturací kyslíkem
Specialita Pulmonologie , toxikologie
Příznaky Cyanóza , necitlivost nebo pocit mravenčení končetin
Komplikace Gangréna , nekróza
Rizikové faktory Diabetes , ischemická choroba srdeční , infarkt myokardu , cévní mozková příhoda , embolie , trombóza , hluboká žilní trombóza , kouření tabáku

Hypoxie je stav, při kterém je tělo nebo oblast těla zbavena dostatečného přísunu kyslíku na úrovni tkáně . Hypoxii lze klasifikovat buď jako generalizovanou , postihující celé tělo, nebo lokální , postihující oblast těla. Ačkoli je hypoxie často patologickým stavem, kolísání arteriálních koncentrací kyslíku může být součástí normální fyziologie, například během tréninku hypoventilace nebo namáhavých fyzických cvičení.

Hypoxie se liší od hypoxemie a anoxemie v tom, že hypoxie označuje stav, ve kterém je nedostatečný přísun kyslíku, zatímco hypoxémie a anoxemie se týkají konkrétně stavů, které mají nízkou nebo nulovou arteriální dodávku kyslíku. Hypoxie, při které dochází k úplné ztrátě dodávky kyslíku, se označuje jako anoxie .

Generalizovaná hypoxie se vyskytuje u zdravých lidí, když vystoupají do vysoké nadmořské výšky , kde způsobují výškovou nemoc vedoucí k potenciálně smrtelným komplikacím: plicní edém ve vysoké nadmořské výšce ( HAPE ) a mozkový edém ve vysoké nadmořské výšce ( HACE ). Hypoxie se vyskytuje také u zdravých jedinců při dýchání směsí plynů s nízkým obsahem kyslíku, např. Při potápění pod vodou, zejména při použití systémů rebreatheru s uzavřeným okruhem, které kontrolují množství kyslíku v přiváděném vzduchu. Mírná, nepoškozující přerušovaná hypoxie se používá záměrně během výškového tréninku k rozvoji adaptace atletického výkonu na systémové i buněčné úrovni.

Při akutní nebo tiché hypoxii může hladina kyslíku v krvinkách a tkáni člověka klesnout bez jakéhokoli počátečního varování, přestože rentgenový snímek hrudníku jedince ukazuje difúzní zápal plic s hladinou kyslíku nižší než normální. Lékaři hlásí případy tiché hypoxie u pacientů s COVID-19, u nichž nedošlo k dušnosti nebo kašli, dokud se jejich hladina kyslíku nesnížila natolik , že pacienti riskovali akutní respirační tíseň (ARDS) a selhání orgánů. Ve stanovisku New York Times (20. dubna 2020) lékař z pohotovosti Richard Levitan uvádí, že „drtivá většina pacientů s Covid pneumonií, se kterými jsem se setkal, měla při třídění pozoruhodně nízké nasycení kyslíkem - zdánlivě neslučitelné se životem - ale používali mobilní telefony jako dali jsme je na monitory. “

Hypoxie je častou komplikací předčasného porodu u novorozenců. Protože se plíce vyvíjejí pozdě v těhotenství, mají předčasně narozené děti často nedostatečně vyvinuté plíce. Aby se zlepšila funkce plic, lékaři často vystavují kojence riziku hypoxie uvnitř inkubátorů (také známých jako humidicribs), které zajišťují teplo, vlhkost a kyslík. Vážnější případy jsou léčeny CPAP .

Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu za rok 2019 získali William G. Kaelin Jr., Sir Peter J. Ratcliffe a Gregg L. Semenza jako uznání jejich objevu buněčných mechanismů ke snímání a přizpůsobování se různým koncentracím kyslíku, čímž se vytváří základ pro jak hladiny kyslíku ovlivňují fyziologické funkce.

Generalizovaná hypoxie

Příznaky generalizované hypoxie závisí na její závažnosti a zrychlení nástupu.

V případě výškové nemoci , kdy se hypoxie vyvíjí postupně, patří mezi příznaky únava , necitlivost / brnění končetin , nevolnost a mozková anoxie . Tyto příznaky je často obtížné identifikovat, ale včasná detekce symptomů může být kritická.

Při těžké hypoxii nebo velmi rychlém nástupu hypoxie, ataxie , zmatenost, dezorientace, halucinace , změna chování, silné bolesti hlavy , snížená úroveň vědomí, papiloedém , dušnost , bledost , tachykardie a plicní hypertenze nakonec vedoucí k pozdním známkám cyanóza , pomalá srdeční frekvence , cor pulmonale a nízký krevní tlak následovaný srdečním selháním, které nakonec vede k šoku a smrti .

Protože hemoglobin je tmavší červený, když není vázán na kyslík ( deoxyhemoglobin ), na rozdíl od syté červené barvy, kterou má při vazbě na kyslík ( oxyhemoglobin ), má při pohledu skrz kůži zvýšenou tendenci odrážet zpět modré světlo do očí. V případech, kdy je kyslík vytlačen jinou molekulou, například oxidem uhelnatým, se kůže může místo kyanotického vzhledu jevit jako „třešňově červená“. Hypoxie může mimo jiné způsobit předčasný porod a poranit játra.

Místní hypoxie

Pokud tkáň není řádně prokrvena, může se cítit studená a může vypadat bledě; pokud je závažná, hypoxie může mít za následek cyanózu , modré zbarvení kůže. Pokud je hypoxie velmi závažná, tkáň se nakonec může stát gangrenózní. Extrémní bolest může být také cítit na místě nebo kolem něj.

Tkáňová hypoxie z nízké dodávky kyslíku může být způsobena nízkou koncentrací hemoglobinu (anemická hypoxie), nízkým srdečním výdejem (stagnující hypoxie) nebo nízkou saturací hemoglobinu (hypoxická hypoxie). Důsledkem deprivace kyslíku v tkáních je přechod na anaerobní metabolismus na buněčné úrovni. Snížený systémový průtok krve jako takový může mít za následek zvýšení sérového laktátu. Hladiny laktátu v séru korelovaly se závažností onemocnění a úmrtností u kriticky nemocných dospělých a u ventilovaných novorozenců s respirační tísní.

Způsobit

Kyslík pasivně difunduje v plicních sklípcích podle tlakového gradientu. Kyslík difunduje z vdechovaného vzduchu smíchaného s vodní párou do arteriální krve, kde je jeho parciální tlak kolem 100 mmHg (13,3 kPa). V krvi je kyslík vázán na hemoglobin, protein v červených krvinkách . Vazebná kapacita hemoglobinu je ovlivněna parciálním tlakem kyslíku v prostředí, jak je popsáno v disociační křivce kyslík - hemoglobin . Menší množství kyslíku je transportováno v roztoku v krvi.

V periferních tkáních kyslík opět difunduje po tlakovém gradientu do buněk a jejich mitochondrií , kde se používá k výrobě energie ve spojení s rozkladem glukózy , tuků a některých aminokyselin .

Hypoxie může být důsledkem selhání v jakékoli fázi dodávky kyslíku do buněk. To může zahrnovat snížení parciálních tlaků kyslíku, problémy s difúzí kyslíku v plicích, nedostatečný dostupný hemoglobin, problémy s průtokem krve do koncové tkáně a problémy s rytmem dýchání.

Experimentálně se difúze kyslíku stává limitující (a smrtelnou), když parciální tlak kyslíku v tepně klesne na 60 mmHg (5,3 kPa) nebo níže.

Téměř veškerý kyslík v krvi je vázán na hemoglobin, takže interference s touto molekulou nosiče omezuje dodávku kyslíku na periferii. Hemoglobin zvyšuje kapacitu krve přenášející kyslík asi 40krát, přičemž schopnost hemoglobinu přenášet kyslík je ovlivněna parciálním tlakem kyslíku v prostředí, což je vztah popsaný v disociační křivce kyslík-hemoglobin . Když je narušena schopnost hemoglobinu přenášet kyslík, může dojít k hypoxickému stavu.

Ischémie

Ischémie , což znamená nedostatečný průtok krve do tkáně, může také vést k hypoxii. Toto se nazývá „ischemická hypoxie“. To může zahrnovat embolickou událost , srdeční záchvat, který snižuje celkový průtok krve, nebo trauma tkáně, která má za následek poškození. Příkladem nedostatečného průtoku krve způsobujícího lokální hypoxii je gangréna, ke které dochází při cukrovce .

Nemoci, jako je onemocnění periferních cév, mohou také vést k lokální hypoxii. Z tohoto důvodu jsou příznaky horší při použití končetiny. Bolest lze pociťovat také v důsledku zvýšených vodíkových iontů vedoucích ke snížení pH krve (kyselosti) vytvořeného v důsledku anaerobního metabolismu .

Hypoxemická hypoxie

To se týká konkrétně hypoxických stavů, kde je arteriální obsah kyslíku nedostatečný. To může být způsobeno změnami v respiračním pohonu , jako je respirační alkalóza , fyziologické nebo patologické zkratování krve, nemoci zasahující do plicních funkcí vedoucí k nesouladu mezi ventilací a perfúzí , jako je plicní embolie , nebo změny parciálního tlaku kyslíku v prostředí nebo plicních sklípcích, ke kterým může dojít ve výšce nebo při potápění.

Otrava oxidem uhelnatým

Oxid uhelnatý soutěží s kyslíkem o vazebná místa na molekulách hemoglobinu. Protože se oxid uhelnatý váže s hemoglobinem stokrát těsněji než kyslík, může zabránit přenosu kyslíku. Otrava oxidem uhelnatým může nastat akutně, jako u intoxikace kouřem, nebo po určitou dobu, jako u kouření cigaret. V důsledku fyziologických procesů je oxid uhelnatý udržován na klidové úrovni 4–6 ppm. To se zvyšuje v městských oblastech (7–13 ppm) a u kuřáků (20–40 ppm). Úroveň oxidu uhelnatého 40 ppm odpovídá snížení hladiny hemoglobinu o 10 g/l.

CO má druhý toxický účinek, a to odstranění alosterického posunu křivky disociace kyslíku a posunutí patky křivky doleva. Hemoglobin přitom méně pravděpodobně uvolňuje své kyslíky v periferních tkáních. Některé abnormální varianty hemoglobinu mají také vyšší než normální afinitu ke kyslíku, a proto také špatně dodávají kyslík na periferii.

Nadmořská výška

Atmosférický tlak klesá s nadmořskou výškou a s ní i množství kyslíku. Snížení parciálního tlaku vdechovaného kyslíku ve vyšších nadmořských výškách snižuje saturaci krve kyslíkem, což nakonec vede k hypoxii. Klinické rysy výškové nemoci zahrnují: problémy se spánkem, závratě, bolesti hlavy a otoky.

Hypoxické dýchací plyny

Dýchání plyn v podvodní potápění může obsahovat nedostatečnou parciální tlak kyslíku, zejména v poruše rebreathers. Takové situace mohou vést k bezvědomí bez příznaků, protože hladiny oxidu uhličitého jsou normální a lidské tělo špatně vnímá čistou hypoxii. Hypoxické dýchací plyny lze definovat jako směsi s nižší frakcí kyslíku než vzduch, ačkoli plyny obsahující dostatečné množství kyslíku pro spolehlivé udržení vědomí při normální hladině moře atmosférický tlak lze popsat jako normoxický, i když je mírně hypoxický. Hypoxické směsi jsou v tomto kontextu takové, které spolehlivě neudrží vědomí při tlaku mořské hladiny. Pro hloubkové potápění se používají plyny s pouhým 2% objemovým kyslíkem v ředidle na helium. Okolní tlak při 190 msw je dostatečný k zajištění parciálního tlaku asi 0,4 baru, který je vhodný pro saturační potápění . Když jsou potápěči dekomprimováni , musí být dýchací plyn okysličen, aby byla zachována prodyšná atmosféra.

Udušení inertním plynem může být záměrné s použitím sebevražedného vaku . K náhodnému úmrtí došlo v případech, kdy koncentrace dusíku v kontrolovaných atmosférách nebo metanu v dolech nebyly detekovány ani oceněny.

jiný

Funkci hemoglobinu lze také ztratit chemickou oxidací jeho atomu železa na jeho železitou formu. Tato forma neaktivního hemoglobinu se nazývá methemoglobin a může být vyrobena požitím dusitanu sodného a některých léků a jiných chemikálií.

Anémie

Hemoglobin hraje významnou roli v plnění kyslíku po celém těle, a je-li nedostatečný, anémie může mít za následek, což způsobuje ‚chudokrevné hypoxii‘, pokud tkáň perfuze se sníží. Nedostatek železa je nejčastější příčinou anémie. Vzhledem k tomu, že se při syntéze hemoglobinu používá železo, bude v případě nedostatečného příjmu nebo špatné absorpce syntetizováno méně hemoglobinu, když je železa méně.

Anémie je typicky chronický proces, který je v průběhu času kompenzován zvýšenými hladinami červených krvinek prostřednictvím regulovaného erytropoetinu . Chronický hypoxický stav může být důsledkem špatně kompenzované anémie.

Histotoxická hypoxie

Otrava kyanidem

Histotoxická hypoxie nastává, když je množství kyslíku dosahujícího buněk normální, ale buňky nejsou schopny efektivně využívat kyslík v důsledku deaktivovaných oxidačních fosforylačních enzymů. K tomu může dojít při otravě kyanidem .

Fyziologická kompenzace

Akutní

Pokud je dodávka kyslíku do buněk nedostatečná pro poptávku (hypoxie), elektrony budou v procesu fermentace kyseliny mléčné přesunuty na kyselinu pyrohroznovou . Toto dočasné opatření (anaerobní metabolismus) umožňuje uvolnění malého množství energie. Nahromadění kyseliny mléčné (v tkáních a krvi) je známkou nedostatečného mitochondriálního okysličení, které může být způsobeno hypoxémií, špatným průtokem krve (např. Šokem) nebo kombinací obojího. Pokud je závažný nebo prodloužený, může vést k buněčné smrti.

U lidí je hypoxie detekována periferními chemoreceptory v karotickém těle a aortálním těle , přičemž chemoreceptory karotického těla jsou hlavními mediátory reflexních reakcí na hypoxii. Tato reakce nekontroluje rychlost ventilace při normálním p O
2
Ale pod normálem se aktivita neuronů inervujících tyto receptory dramaticky zvyšuje, a to natolik, že jsou potlačeny signály z centrálních chemoreceptorů v hypotalamu , což zvyšuje p O
2
i přes klesající p CO
2

Ve většině tkání těla je reakcí na hypoxii vazodilatace . Rozšířením cév umožňuje tkáň větší prokrvení.

Naproti tomu v plicích je reakcí na hypoxii vazokonstrikce . Toto je známé jako hypoxická plicní vazokonstrikce nebo „HPV“.

Chronický

Když plicní kapilární tlak zůstane chronicky zvýšený (po dobu alespoň 2 týdnů), plíce se stanou ještě odolnějšími vůči plicnímu edému, protože lymfatické cévy se výrazně rozšiřují a zvyšují jejich schopnost odvádět tekutinu pryč z intersticiálních prostorů možná až 10krát . Proto u pacientů s chronickou mitrální stenózou byly naměřeny plicní kapilární tlaky 40 až 45 mm Hg bez rozvoje smrtelného plicního edému. [Fyziologie Guytuna a Halla]

Hypoxie existuje, když je v tkáních těla snížené množství kyslíku. Hypoxemie znamená snížení PO2 pod normální rozmezí, bez ohledu na to, zda je v plicích narušena výměna plynů, dostatečný CaO2 nebo existuje tkáňová hypoxie. Existuje několik potenciálních fyziologických mechanismů hypoxémie, ale u pacientů s CHOPN převládá nesoulad V/Q, s nebo bez alveolární hypoventilace, jak ukazuje PaCO2. Hypoxemii způsobenou nesouladem V/Q, jak je vidět u CHOPN, lze relativně snadno napravit, takže pro LTOT je zapotřebí pouze relativně malé množství doplňkového kyslíku (méně než 3 l/min u většiny pacientů) . Ačkoli hypoxémie normálně stimuluje ventilaci a vyvolává dušnost, tyto jevy a další symptomy a příznaky hypoxie jsou u pacientů s CHOPN dostatečně variabilní, takže mají při hodnocení pacientů omezenou hodnotu. Chronická alveolární hypoxie je hlavním faktorem vedoucím k rozvoji cor pulmonale - hypertrofie pravé komory s nebo bez zjevného selhání pravé komory - u pacientů s CHOPN. Plicní hypertenze nepříznivě ovlivňuje přežití při CHOPN, a to do takové míry, do jaké odpovídá stupni, ve kterém je zvýšen střední klidový tlak v plicnici. Přestože závažnost obstrukce proudění vzduchu měřená pomocí FEV1 nejlépe koreluje s celkovou prognózou u pacientů s CHOPN, chronická hypoxémie zvyšuje úmrtnost a morbiditu na jakoukoli závažnost onemocnění. Rozsáhlé studie LTOT u pacientů s CHOPN prokázaly vztah mezi dávkou a reakcí mezi denními hodinami používání kyslíku a přežitím. Existuje důvod se domnívat, že nepřetržité používání kyslíku 24 hodin denně u vhodně vybraných pacientů by přineslo prospěch z přežití ještě větší, než je uvedeno ve studiích NOTT a MRC.

Léčba

Aby bylo možné čelit účinkům výškových chorob, musí tělo vrátit arteriální p O
2
směrem k normálu. Aklimatizace , prostředky, kterými se tělo přizpůsobuje vyšších polohách, pouze částečně obnovuje p O
2
na standardní úrovně. Hyperventilace , nejběžnější reakce těla na podmínky ve vysokých nadmořských výškách, zvyšuje alveolární p O
2
zvýšením hloubky a rychlosti dýchání. Avšak zatímco p O
2
zlepšuje se s hyperventilací, nevrací se do normálu. Studie horníků a astronomů pracujících na 3000 metrech a výše ukazují zlepšený alveolární p O
2
s plnou aklimatizací, přesto p O
2
hladina zůstává stejná nebo dokonce nižší než prahová hodnota pro kontinuální oxygenoterapii u pacientů s chronickou obstrukční plicní nemocí (CHOPN). Kromě toho jsou s aklimatizací spojeny komplikace. Polycytémie , při které tělo zvyšuje počet červených krvinek v oběhu, krev zesiluje a zvyšuje nebezpečí, že ji srdce nedokáže pumpovat.

V podmínkách vysokých nadmořských výšek může proti hypoxii působit pouze obohacení kyslíkem. Zvýšením koncentrace kyslíku ve vzduchu jsou potlačeny účinky nižšího barometrického tlaku a hladina arteriálního p O
2
se obnoví směrem k normální kapacitě. Malé množství doplňkového kyslíku snižuje ekvivalentní nadmořskou výšku v klimatizovaných místnostech. Ve výšce 4000 m zvýšení koncentrace kyslíku o 5 procent pomocí koncentrátoru kyslíku a stávajícího ventilačního systému poskytuje výškový ekvivalent 3 000 m, což je pro rostoucí počet nízkoloďanů, kteří pracují ve vysokých nadmořských výškách, mnohem snesitelnější. Ve studii astronomů pracujících v Chile na 5050 m zvýšily koncentrátory kyslíku koncentraci kyslíku téměř o 30 procent (tj. Z 21 procent na 27 procent). Výsledkem byla vyšší produktivita pracovníků, menší únava a lepší spánek.

Kyslíkové koncentrátory jsou pro tento účel jedinečné. Vyžadují malou údržbu a elektřinu, poskytují stálý zdroj kyslíku a eliminují nákladný a často nebezpečný úkol transportu kyslíkových lahví do vzdálených oblastí. Kanceláře a bydlení již mají klimatizované místnosti, ve kterých je teplota a vlhkost udržována na konstantní úrovni.

Obnovení receptu na domácí kyslík po hospitalizaci vyžaduje posouzení pacienta na pokračující hypoxémii.

Viz také

  • Asfyxie  - stav vážně nedostatečného přísunu kyslíku do těla způsobený abnormálním dýcháním
  • Mozková hypoxie  - nedostatek kyslíku v mozku nebo mozková anoxie, snížený přísun kyslíku do mozku
  • Erotické zadušení  - Záměrné omezení kyslíku v mozku za účelem sexuálního vzrušení nebo autoerotické hypoxie, záměrné omezení kyslíku v mozku za účelem sexuálního vzrušení
  • Fink efekt  - změny parciálního tlaku kyslíku v plicních sklípcích způsobené rozpustným anestetickým plynem nebo difúzní hypoxií, faktorem, který ovlivňuje parciální tlak kyslíku v plicním alveolu
  • Mozková hypoxie G-LOC indukovaná nadměrnými silami g
  • Histotoxická hypoxie , neschopnost buněk přijímat nebo využívat kyslík z krevního oběhu
  • Hyperoxie  - vystavení tkání abnormálně vysokým koncentracím kyslíku.
  • Hypoventilační trénink  - metoda tělesného tréninku, při které je snížená frekvence dýchání proložena obdobími s normálním dýcháním
  • Hypoxémie  - Abnormálně nízká hladina kyslíku v krvi nebo hypoxemická hypoxie, nedostatek kyslíku v arteriální krvi
  • Hypoxie u ryb  - Reakce ryb na hypoxii prostředí, reakce ryb na hypoxii
  • Faktory vyvolávající hypoxii
  • Hypoxická hypoxie , důsledek nedostatku kyslíku dostupného pro plíce
  • Hypoxická ventilační reakce
  • Hypoxikátor zařízení určené k hypoxické aklimatizaci kontrolovaným způsobem
  • Přerušovaný hypoxický trénink
  • Nitroděložní hypoxie , kdy je plod zbaven adekvátního přísunu kyslíku
  • Latentní hypoxie  - Tkáňová koncentrace kyslíku, která je dostatečná k podpoře vědomí v hloubce, ale ne při povrchovém tlaku nebo výpadku hluboké vody, ztráta vědomí při výstupu z hlubokého freedivu
  • Pseudohypoxie , zvýšený cytosolický poměr volného NADH k NAD + v buňkách
  • Rhinomanometrie
  • Spánková apnoe  - porucha zahrnující přestávky v dýchání během spánku
  • Čas užitečného vědomí
  • Nádorová hypoxie , situace, kdy byly nádorové buňky zbaveny kyslíku

Poznámky

Reference

Klasifikace