1. HIPOKSIJE

1.1. DEFINICIJA:
Hipoksija je stanje, ko celice in tkiva ne dobijo potrebne količine kisika, kar se kaže kot motnje v delovanju organa ali celotnega sistema.
1.2. RAZDELITEV
Oblika Mehanizem pO2 krvi v levem srcu nasičenost krvi z O2 vzroki
ANEMIČNA ¯ kapaciteta krvi za prenos O2 normalen ¯ anemije → premalo normalnih eritrocitov ali normalnega Hb
STAGNANTNA
¯ pretok krvi skozi organ normalen normalna lokalna: obstrukcije žil splošna: popuščanje srca, ¯venskega priliva, krvavitve, šok
HISTOTOKSIČNA ¯ privzem O2 v tkiva normalen normalna moteno celično dihanje
HIPOKSIČNA ¯ privzemO2 v pljučih ¯ ¯
¯ atmosferski pO2 ¯ ¯ nadm. višina nad 2500m
¯ ventilacija ¯ ¯ paraliza dih. mišic, obstrukcije dihalnih poti
šanti ¯ ¯ prirojeno (srčni), pljučnica (pljučni)
nesorazmerje ventilacije in perfuzije (V /Q) ¯ ¯ kronične obstruktivne bolezni, akutno poslabšanje astme, tromboza pljučne arterije
¯ difuzija preko alveolokapilarne membrane (AKM) ¯ ¯ zadebelitev (fibroza) AKM, atelektaza pljuč
1.3. PRIMERI
1.3.1. Anemična hipoksija
1.3.1.1 Vloga hemoglobina pri transportu O2, CO2 in regulaciji pH v krvi Kisik se po krvi prenaša predvsem s Hb, katerega koncentracija je 150g/L krvi. 1g Hb reverzibilno veže 1,34ml (4 molekule) O2, zato je vsebnost O2 v arterijski krvi 200mL, v venski pa 150mL/L krvi. Afiniteta Hb do kisika se poveča z vezavo vsake nove molekule, zato je saturacijska krivulja sigmoidna. Na drugo mesto Hb se lahko veže CO2 (z večjo afiniteto kot O2 ). Hb je glavni nebikarbonatni pufer ECT. Deluje kot šibka kislina, zato se ravnotežje spodnje reakcije ob dodatku močne kisline pomakne v levo.
CO2 + H2O ® H2CO3 « HCO3- + H+
1.3.1.2. Vpliv [H+], pCO2 , 2,3- difosfoglicerata in temperature na disociacijsko krivuljo Hb Povečanje teh dejavnikov krivuljo pomakne v desno (zmanjšana afiniteta Hb do O2 ).
1.3.1.3. Haldanov efekt: povečan pO2 krvi izpodrine CO2, ki je vezan na Hb.
1.3.1.4. Kloridni premik HCO3- v smeri konc. gradienta izhaja iz eritrocita in za ohranitev el. ravnovesja vanj vstopa Cl-.
1.3.1.5. Vloga mioglobina Zaradi večje afinitete do O2 je nasičen tudi pri nižjih pO2. Važen je kot zaloga kisika v mišicah.
1.3.1.6. Definicija anemične hipoksije: hipoksija zaradi zmanjšane sposobnosti krvi za prenos kisika.

1. 3.1.7. Vzroki anemične hipoksije:
• premalo eritrocitov : ¯ eritropoeza (¯ Fe, vit. B12),  hemoliza, krvavitve
• premalo normalnega hemoglobina: prirojene napake (anemija srpastih eritrocitov), zastrupitev s CO, nitrati, sulfonamidi

1.3.2. Stagnantna hipoksija
1.3.2.1. Posebne cirkulacije

KORONARNA CIRKULACIJA
Srce prehranjujejo venčne žile in kri v srčnih votlinah. Vplivi na pretok v srčnih žilah:
• Fizikalni (tlak v žilah, zunanji pritisk, viskoznost krvi)
• Nevralni in nevrohumoralni (sy, psy)
• Metabolični (ob hipoksiji sproščeni vazodilatorni presnovki, npr. adenozin)
Med srčnim ciklom je pretok največji v diastoli. V sistoli se žile stisnejo in pretok upočasni, v levem srcu lahko tudi obrne. Srce ima zaradi dobre ožiljenosti natančno avtoregulacijo, ki prevlada nad nevralno. Oskrba srca s kisikom je v bazalnih pogojih 8-10mL/min/100g srca, sicer pa se spreminja glede na hitrost in moč delovanja.

KOŽNA CIRKULACIJA
Zaradi vzdrževanja stalne tel. temperature se pretok prilagaja temperaturi okolice in se lahko zelo spreminja (0.01mL/g v mrazu do 1.5mL/g v toplem okolju). Nadzor je nevralni (sy) in lokalni (vazodilatatorji).

SKELETNOMIŠIČNA CIRKULACIJA
Mišičje predstavlja velik delež telesne mase. Regulacija poteka preko fizikalnih (stiskanje ven v nogah med miš. aktivnostjo), metaboličnih (vazodilatatorni presnovki iz delujočih mišic) in nevralnih faktorjev (↑ sy s posledičnim izločanjem acetilholina povzroči prehodno vazodilatacijo v mišicah, kar prepreči porast perif. upora zaradi stisnjenja ven med mišičnim delom – boj ali beg).

CEREBRALNA CIRKULACIJA
Premer možg. žil nadzoruje metabolna avtoregulacija (pCO2, K+ in adenozin). pCO2 nad 40mmHg in drugi kisli presnovki povzročijo vazodilatacijo, pCO2 pod 40mmHg pa vazokonstrikcijo. Tudi zvišan pO2 ima učinkuje konstriktorno (znižan pO2 obratno), vendar manj kot pCO2. Ker je lobanja toga, se ob povečanem pritoku tekočina nima kam umakniti. Zato je za uravnavanje konstantnega pretoka dobro razvita miogena avtoregulacija, avtonomna inervacija pa ima manjšo vlogo.

PLJUČNA CIRKULACIJA
Regulacija je živčna in lokalna. Živčni mehanizem deluje preko pljučnih baroreceptorjev in je povezan s sistemskim. Sistemski dvig tlaka povzroči refleksen padec v pljučni cirkulaciji in obratno. Vazokonstrikcijo povzročijo tudi vzdraženi karotidni kemoreceptorji. Lokalni mehanizmi delujejo preko pO2 in pCO2 v pljučih - vazokonstrikcija v okolici slabše ventiliranih (↓pH , ↑pCO2) in usmeritev krvi v bolj ventilirane dele. Reakcija je koristna pri akutnih spremembah, pri kronični hipoksiji in hiperkapniji pa stalno povečan upor pljučnih žil povzroči preobremenitev in hipertrofijo desnega srca (cor pulmonale).

1.3.2.2. Definicija stagnantne hipoksije
Hipoksija zaradi nezadostnega pretoka krvi in s tem dotoka kisika v tkiva.

1.3.2.3. Vzroki za stagnantno hipoksijo Splošna: pešanje srca, ↓ venskega priliva v srce, krvavitev, šok
Lokalna: zunajžilne (tumor) ali znotrajžilne (tromboze, ateromi) obstrukcije

1.3.2.4. Primeri stagnantne hipoksije
Intermitentna klavdikacija: med naporom se zaradi zmanjšane prekrvavitve uda pojavi ishemična bolečina, ki med mirovanjem izgine.
Tromboza arterije na nogi povzroči zmanjšan dotok krvi. Če je zožitev žile majhna, je v mirovanju potreba po kisiku izpolnjena, ob večji zožitvi pa pride do nekroze tkiva.
Tromboza vene na nogi običajno povzroči edem, ne pa hujše hipoksije. Odluščen tromb lahko kri odnese v pljuča (tromboembolija).
1.3.3. Histotoksična hipoksija

1.3.3.1. Definicija histotoksične hipoksije
Hipoksija zaradi nezmožnosti encimov dihalne verige, da bi izkoristili kisik, ki ga KVS normalno dovaja.

1.3.3.2. Vzroki
Strupi, ki okvarijo dihalno verigo - cianid, CO, antimicin A, rotenon…

1.3.3.3. Primeri
Cianid zavre delovanje citokrom oksidaze in prepreči oksidativno fosforilacijo
Narkotiki blokirajo dehidrogenaze v dihalni verigi
CO povzroča tako histotoksično kot anemično hipoksijo, ker deluje na treh področjih:
1) z vezavo na Hb zmanjša privzem kisika
2) lahko se veže na mioglobin (nanj učinkuje podobno kot na Hb)
3) inhibira encime dihalne verige

1.3.4. Hipoksična hipoksija

1.3.4.1. Difuzija O2 in CO2 skozi pljuča
• Difuzija O2 iz alveolarne plinske faze v eritrocite pljučnih kapilar
Reakcija vezave O2 na Hb je hitra, a je njeno uravnoteženje upočasnjeno zaradi slabe topnosti O2 v vodi. Difuzijski koeficient je za CO2 20x večji kot za O2 .

• Difuzijska kapaciteta pljuč → količina plinov, ki preide iz alveolnega v kapilarni prostor ali obratno pri gradientu 1mmHg.
• Privzem kisika → omejujoča stopnja, odvisna od razlike pO2 med kapilarno krvjo in najbolj oddaljenim mitohondrijem ( približno 10x daljša v alveolih)
• CO2 difundira skozi pljuča v alveolni plin in ga izdihamo ( v mirovanju 200mL/min). Po krvi se prenaša kot bikarbonat, karbaminoHb ali raztopljen CO2.
• Ventilacija in alveolna ventilacija → izmenjava plinov med telesom in okolico

skupna ventilacija = ventilacija anat. mrtvega prostora + alveolna ventilacija.

Izračun ventilacije: število vdihov/min ∙ dih. volumen

1.3.4.2. Kemična regulacija dihanja
Ventilacija in pCO2 : Hitrost in globina dihanja sta regulirana tako, da je paCO2 čim bliže 40mmHg, medtem ko O2 normalno ni kontroliran. Šele ko paO2 pade pod 60mmHg, se aktivira paO2 senzitivni kontroler.
Imamo dve vrsti nadzora: metabolični (avtonomni) in vedenjski (zavestni). Metabolični je zadolžen za dostavo O2 do mitohondrijev in uravnavanje pH. Vedenjski koordinira dihanje in druge hotene motorične aktivnosti (npr. požiranje).
Kemosenzitivno področje leži v možganskem deblu in prilagodi ventilacijo pri akutnih spremembah pCO2.
Ventilacija in pH cerebrospinalnega likvorja (CSL) - akutna in kronična, acidoza, alkaloza
Centr. in perif. kemoreceptorji reagirajo na pCO2 in spremembe H+ v CSL. Če se pCO2 dvigne, se ventilacija poveča, a le do neke vrednosti pCO2. H+ v intersticiju okrog možg. debla zveča ventilacijo, vendar manj kot povečan pCO2, ker CO2 lažje prehaja krvno-možgansko bariero. Centralni kemorec. so v medularnem resp. področju in pnevmotaksičnem centru v ponsu, periferni pa v karotidnih in aortnih telescih.
Pri kronični metabolni acidozi in alkalozi se zaradi aklimatizacije dih. center preneha odzivati na spremembe pCO2. Pri acidozi se aktivira transportni sistem HCO3- iz krvi v likvor, pri alkalozi pa obratno.
1.3.4.3. Receptorji, ki vplivajo na ventilacijo
• pulmonalni receptorji:
- rec. za nateg so v gladkem mišičju dih. poti. Vzdražijo se ob razpenjanju pljuč in s tem določajo inspirij. So počasi adaptivni.
- rec. za draženje so zaščitni, občutljivi na kemične (NO2, SO2, NH3) in mehanske dražljaje( razpenjanje pljuč, sprememba tonusa gl. mišičja, tujki v dih. poteh). Povzročajo kašelj, zoženje dih. poti, sekrecijo mukusa in hitro, plitvo dihanje in se hitro adaptirajo.
- nemielinizirana C vlakna v alveolnih septumih in pljučnem intersticiju sodelujejo v intrabronhialnem aksonskem refleksu, ki povzroči sproščanje nevropeptidov v bronhialno submukozo, kar vodi v lokalno vazodilatacijo in povečano prepustnost ven. Sluznica oteče zaradi prenapolnjenosti žilja in edemov. Hitro se adaptirajo in imajo zaščitno vlogo.
• receptorji v steni prsnega koša:
- sklepni receptorji so občutljivi na razmike in hitrost gibanja reber.
- mišična vretena koord. dihanje glede na telesno držo in govor, stabiliz. prsni koš ob oviranem dihanju
- kitna vretena nadzirajo obremenitev interkostalnih mišic in diafragme

1.3.4.4. Definicija hipoksične hipoksije: hipoksija zaradi premajhnega privzema O2 v pljučih

1.3.4.5. Osnovni mehanizmi: zmanjšan atmosferski pO2 (visoka nadmorska višina), hipoventilacija, šanti, nesorazmerje V /Q, zmanjšana difuzije preko AKM

1.3.4.6. Primeri:
- zmanjšan atmosferski pO2: akutna in kronična višinska bolezen: z večanjem nadm. višine se znižuje delni tlak kisika v alveolih. Prvi se vzdražijo perif. receptorji, a se ventilacija ne spremeni, ker prevladajo centralni receptorji, občutljivi na arterijsko konc. H+ in pCO2 , ki bi se ob hiperventilaciji znižala. Po določenem času se ljudje aklimatizirajo (glej prilagoditev na hipoksijo).
Akutna višinska bolezen je posledica hitrega dviga in traja od nekaj ur do nekaj dni. Vazodilatacija lahko povzroči možganski in pljučni edem.
Pri dolgotrajni izpostavitvi višini lahko nastopi kronična višinska bolezen, ki nastane zaradi večjega pljučnega upora, povečane desne strani srca, povečane viskoznosti krvi in zmanjšanega arterijskega tlaka.
- hipoventilacija: paraliza dihalnih mišic (predvsem prepone) → kri vsebuje manj O2 in več CO2. Dihanje je oteženo. Zaradi paralize mišic, ki sodelujejo pri kašlju, nakopičena sluz dodatno poslabšuje izmenjavo plinov.
- nesorazmerje V /Q: astma: obstruktivna bolezen dihal, pri kateri pride do nesorazmerja V /Q. Bronhi so zoženi zaradi kroničnih vnetij in akutne kontrakcije gladke mišičnine. Povečan upor oteži izmenjavo plinov. Odziv na hipoksijo je hiperventilacija - v začetni fazi astme je pO2 normalen, pCO2 pa zmanjšan. Kasneje hiperventilacija ni več učinkovita - pO2 se zniža, pCO2 pa je normalen, ker lažje difundira skozi AKM. Zaradi edema in povečane sekrecije sluzi se AKM zadebeli, kar oteži prehod CO2. Posledica je tako poleg hipoksije tudi hiperkapnija. Naslednja faza je odpoved dihanja. Kronične obstruktivne bolezni pljuč: blokada številnih manjših bronhov ali zapora večjega bronha z mukusnim zamaškom/ tumorjem povzroči kolaps pljučnega tkiva in v nesorazmerje V /Q. Primera: kronični obstruktivni bronhitis, emfizem (kadilci). Tromboza pljučne arterije: vodi do nesorazmerja V /Q, ker je oviran pretok krvi iz DV v pljuča.
- šanti: pljučnica: vnetje in zmanjšanje izmenjave plinov v pljučih zaradi vnetnega eksudata v alveolih (normalno prekrvljeni, a nepredihani). To vodi do hipoksije in hiperkapnije. Zaradi vnetja ne pride do vazokonstrikcije v prizadetih delih pljuč, posledica je mešanje oksigenirane in neoksigenirane krvi.
Srčni šanti: desno-levi srčni šant je motnja, ko kri teče skozi odprtino v srčnem pretinu zaradi povišanega tlaka v desnem srcu. Manjši izliv krvi iz DV v pljuča. Pacienti so cianotični.
- zmanjšana difuzija preko AKM: intersticijske bolezni pljuč: zmanjšana difuzija preko zadebeljene AK membrane (fibroza). Atelektaza: kolaps alveolov zaradi popolne zapore dihalnih poti ali pomanjkanja surfaktanta. Zmanjša površino za izmenjavo plinov in poveča upornost žilja. Nastopi hipoksija in vazokonstrikcija pljučnih arteriol. Pretok skozi atelektatično tkivo se zmanjša in kri se preusmeri v zdravi del pljuč. Razmerje V /Q se tako minimalno spremeni in čeprav v večjem delu pljuč ventilacije sploh ni, je aortna kri le malo desaturirana.

1.4. PRILAGODITEV NA HIPOKSIJO

Ob akutni hipoksiji (višina, bolezni) se ventilacija najprej ne bo spremenila, ker se sprva uravnava po pCO2 in pH. Ob izpostavitvi nižjemu pO2 (< 60 mmHg v alveolih) se začne hiperventilacija, kri izgublja H+ in HCO3- in postane bazična. Hipoksija povzroči periferno vazodilatacijo in zmanjšanje perif. upora ter posredni dvig MV srca in poslabša ravnovesje sistema.
Kronična hipoksija vklopi specifične mehanizme prilagajanja:
• počasno zviševanje ventilacije
• ledvice izločajo HCO3- in tako kompenzirajo dvig pH
• koncentracija HCO3- v medceličnini možganov pada, verjetno z metaboličnim procesom, ki izplavlja tudi Na+ in tako zmanjšuje ionsko razliko v možganskih celicah (ki jo HCO3- ponavadi vzdržuje)
• v možganih poteka rahel anaerobni metabolizem, pri katerem nastaja laktat, ki zamenja HCO3-
• občutljivost na CO2 se zviša
• zvišana koncentracija eritropoetina in s tem hematokrit
• povečana koncentracija mioglobina v mišicah
• povečano število kapilar v pljučih
• hipoksija povzroča vazokonstrikcijo v pljučnih arterijah, kar se kaže tako, da se kri iz slabše ventiliranih preusmeri v bolj ventilirana področja
• povečana difuzijska kapaciteta pljuč

Pri ljudeh, ki so kronično hipoksični ali živijo na visokih višinah, bo hiperventilacija zavrta pri nižjem pCO2.

1.5. ZDRAVLJENJE HIPOKSIJ

Odstranitev vzroka in/ali kisikova terapija s pO2 (maska, kateter, hiperbarična komora), ki je
• zelo koristna pri zastrupitvi s CO in hipoksični hipoksiji zaradi znižanega pO2 v zraku
• delno koristna pri hipoksiji zaradi zmanjšane difuzije preko AKM, nesorazmerju V /Q, zmanjšani ventilaciji ter splošni stagnatni hipoksiji zaradi obolenja srca
• nesmiselna pri histotoksični hipoksiji, velikem D-L šantu in lokalni stagnantni hipoksiji.

Akutni zapleti terapije s kisikom: vdihavanje čistega O2 pri tlaku nad 1 atm povzroči vazokonstrikcijo cerebralnih žil (zaščitni mehanizem pred toksičnim učinkom O2 na encime Krebsovega cikla). To preprečimo z dodatkom 2 CO2.
Kronični zapleti: spremembe dihalnih poti (↓ gibanje migetalk → nabiranje sluzi, kar oteži prehod zraka)
Pri kroničnih obstruktivnih boleznih pljuč je ob kronično zvišanem pCO2 edini stimulus za dihanje prav hipoksija, ki jo ob terapiji s kisikom prekinemo.

2. CIANOZA

2.1. DEFINICIJA: modrikasto obarvanje kože in sluznic.

2.2. VZROKI: opazimo jo zaradi povečane količine modro-vijoličnega deoksiHb v kožnih kapilarah. Na splošno se cianoza pojavi takrat, ko arterijska kri vsebuje več kot 5g deoksiHb na 100 mL krvi. Več kot je Hb v krvi, večja je nagnjenost k cianozi. Anemični ljudje so zelo redko cianotični, ker imajo premalo Hb.

2.3. OBLIKE:
Centralna: pO2 krvi iz levega srca je znižan zaradi ¯ pO2 v atmosferi (visoka nadm. višina), okvarjene pljučne funkcije (alveolna hipoventilacija, ¯ dif. kapaciteta), anatomskih šantov, Hb z zmanjšano afiniteto do kisika… Posledica je splošna prizadetost kože in sluznic (značilna pomodrelost jezika).
Periferna: pO2 krvi iz levega srca je normalen. Prizadeti so distalni deli telesa : vazokonstrikcija in redistribucija krvi iz kožnih žil v mrazu (modrikasti prsti), hipovolemični in obstrukcijski šok, ↓ MV srca, zapora arterije ali vene - stagnacija krvi.


3. ASFIKSIJA

3.1. DEFINICIJA: izraz za zadušitev zaradi zamašitve dih. poti s tujkom ali pomanjkanja O2 v okolju, kar povzroči hiperkapnijo in hipoksijo.
A. LIVIDA: dihanja ni več, vazomotorni center še deluje. Srce še bije, modrikast videz prizadetega.
A. PALIDA: odpove še vazomotorni center. Srce se ustavi, tonus žilja pade, bled videz prizadetega.