Чем может быть вызван недостаток кислорода в газовоздушной среде
Чем опасен дефицит кислорода и как с ним справиться
Если вы часто испытываете усталость и сонливость — даже после девяти часов сна, у вас учащается пульс и кружится голова, когда вы резко встаете, — эти симптомы могут говорить о гипоксии. Разбираемся, что такое дефицит кислорода, чем опасна гипоксия и как ее избежать.
Дыхание — ключевой процесс в организме. Если без воды и еды человек может обходиться несколько дней, то без дыхания — всего несколько минут. К уровню кислорода чувствительны все клетки нашего организма, кислород для них — главный источник энергии. Красные кровяные тельца (эритроциты) забирают кислород из легких и переносят его к каждой клетке, доставляя обратно углекислый газ. Хроническая гипоксия организма чаще всего развивается у жителей городов с очень грязным воздухом. Особенно внимательно к проблеме нехватки кислорода следует относиться в период пандемии COVID-19, поражающего дыхательные пути.
Причины кислородного дефицита
Хроническое кислородное голодание может развиваться по многим причинам:
Неполноценное питание. Оно приводит к недостатку витаминов и микроэлементов, прежде всего железа и витаминов группы B, необходимых для усвоения кислорода. Железо — основной элемент гемоглобина — сложного белка крови, из которого состоят эритроциты, переносящие кислород.
Болезни дыхательных путей. Если вы тяжело болели бронхитом или пневмонией, есть вероятность, что некоторые альвеолы (пузырьки в легких, через которые кислород попадает в кровь) зарубцевались — медики называют это явление фиброзом. Так наш орган дыхания частично утрачивает способность поглощать кислород. Чтобы предотвратить фиброз, нужно долечивать воспалительные процессы и выполнять рекомендации врачей. Например, ходить на физиопроцедуры.
Плохая экологическая обстановка. Большую опасность представляет высокая концентрация в воздухе оксида углерода. При вдыхании это вещество соединяется с гемоглобином и нарушает газообмен в организме. Некоторые вредные газы (например, двуокись серы и диоксид азота) разрушают структуру легких.
Нехватка кислорода в воздухе. Это особо ощутимо в высокогорных районах или в душных, непроветриваемых помещениях.
Патологические состояния. В частности, к гипоксии могут приводить астма, ожирение, сахарный диабет, анемия, перенесенные сердечно-сосудистые заболевания.
Никотиновая зависимость и злоупотребление алкоголем. Никотиновые смолы закупоривают альвеолы, а пары этанола, выходя через легкие, растворяют сурфактант — жировое вещество, которое не дает альвеолам слипаться. Обе привычки со временем уменьшают «рабочую площадь» легких.
Малоподвижный образ жизни или чрезмерные физические нагрузки. Люди, предпочитающие сидячий образ жизни, дышат поверхностно, не получая нужного объема кислорода. Перегрузочная гипоксия развивается при нарушении его поглощения тканями на фоне повышенной активности, когда потребность в кислороде значительно превышает его реальный приток к органам.
Проблемы с сосудами. Кровь, насыщенная кислородом, должна свободно попадать ко всем клеткам организма. Атеросклеротические бляшки или варикоз мешают свободному току крови. Хронический стресс также приводит к спазму сосудов.
Признаки гипоксии
Напрямую зависят от степени нехватки кислорода. Острая гипоксия развивается в течение нескольких минут либо часов под воздействием одной из названных выше причин и имеет ярко выраженные симптомы (например, при аллергическом отеке легких). Такая форма требует немедленной медицинской помощи, так как несет необратимые последствия для организма. А вот хроническая гипоксия может незаметно развиваться месяцами, иметь невыраженные симптомы. Она не менее опасна для организма! Как понять, что не хватает кислорода? Стоит быть внимательнее к своему организму и обязательно обратиться к врачу, если продолжительное время у вас наблюдается больше двух следующих симптомов:
повышенная сонливость (особенно в дневное время),
слабая концентрация внимания и ухудшение памяти,
бледность или синюшность кожных покровов,
частое, глубокое дыхание,
быстрое сердцебиение — тахикардия,
низкое артериальное давление,
Обратите внимание на свои руки. При хронической гипоксии ногти приобретают округлую форму, а фаланги пальцев утолщаются.
Быстро понять, связано ли плохое самочувствие с дефицитом кислорода, можно с помощью прибора — пульсоксиметра. Внешне он похож на прищепку. Наденьте пульсоксиметр на палец — и через несколько секунд на экране прибора появится показатель насыщения крови кислородом. В норме он не должен быть ниже 95%. Принцип работы прибора основан на способности гемоглобина, связанного с кислородом, поглощать больше инфракрасного излучения, чем гемоглобин без кислорода. Это и позволяет определить кислородное голодание благодаря контакту устройства с кожей.
К чему приводит гипоксия
Если на протяжении долгого времени у вас мало кислорода в организме, то нарушается работа всех его систем. Без устранения причины патологические изменения станут необратимыми. Гипоксия организма значительно ухудшает качество жизни, повышает риски инфарктов, инсультов, развития деменции и других повреждений нервной системы.
Слабость и усталость
При недостаточном поступлении кислорода человек испытывает постоянную усталость, даже после продолжительного сна. Может наблюдаться саркопения — истощение мышечной массы, тело становится дряблым и слабым независимо от количества походов в спортзал. Причина кроется в нарушении работы митохондрий. Эти органеллы, находящиеся внутри клетки, — одни из самых важных ее составляющих: они производят энергию для всех процессов, протекающих в организме. Для полноценной работы этим маленьким энергетическим станциям требуется кислород. Митохондрии потребляют до 80% вдыхаемого кислорода, даже незначительное снижение его уровня нарушает процесс выработки энергии.
Гипоксия чаще вызывает голод
При нехватке кислорода организм начинает вырабатывать энергию из глюкозы. Мозг требует углеводов — появляется неконтролируемая тяга к сладкому и перекусам. Вероятность набрать лишний вес при хронической гипоксии очень высока.
Последствия для центральной нервной системы
Она страдает одной из первых. Головной мозг нуждается в 20% всего поступающего в организм кислорода. Поэтому даже при незначительном снижении его уровня в крови сразу проявляются такие симптомы, как головная боль, сонливость, заторможенность, нарушение внимания. Более тяжелая форма гипоксии ведет к дезориентации, нарушению работы сознания, отеку головного мозга и даже смерти.
Гипоксия зашлаковывает организм токсинами
Кислород — окислитель, сжигающий поступающие в организм вещества, также он нужен и для устранения вредных продуктов их распада и токсинов. Нехватка кислорода нарушает процессы детоксикации. Организм запускает альтернативную программу получения энергии — анаэробный гликолиз (расщепление углеводов без участия кислорода). В результате организм закисляется, накапливаются молочная кислота и другие опасные продукты, которые разрушают наши клетки.
Гипоксия и боль
Для кислородного голодания характерны не только мигрени. При гипоксии распространены и мышечные ноющие боли из-за скопления молочной кислоты в тканях.
Гипоксия ухудшает работу сердца и кровеносной системы
При отсутствии кислорода сердечная мышца (миокард) ослабевает, плохо качает кровь, со временем возникает хроническая сердечная недостаточность. Длительный недостаток кислорода может стать причиной инфаркта.
Как избежать гипоксии
Лучшая профилактика — здоровый образ жизни. Постарайтесь свести к минимуму воздействие негативных внешних и внутренних факторов, мешающих хорошему усвоению кислорода.
Прежде всего — наладьте питание. Чтобы обеспечить кровь качественными эритроцитами, необходимо регулярное поступление витаминов и минералов. Помните о правиле «радуга на тарелке»: съедайте за день пять-семь разных видов фруктов и овощей, старайтесь подбирать овощи разного цвета. Для хорошего усвоения кислорода в легких в рационе должны присутствовать жиры. Их недостаток вызывает нехватку сурфактанта — вещества, которое не дает слипаться альвеолам. Именно жиры являются источником энергии при гипоксии. Разумеется, речь не идет о вредных трансжирах — забудьте о зажаренном до хрустящей корочки стейке. Добавьте в ежедневный рацион продукты, богатые полезными жирами, — рыбу, оливки, орехи и семена, яйца, растительные нерафинированные масла.
Помните о негативном влиянии алкоголя и табака на ваши легкие. Лучше отказаться от них вообще либо свести их употребление к минимуму. Умеренные физические нагрузки помогают восполнить уровень кислорода в крови. 10 тыс. шагов в день — самый простой рецепт здоровья. Включите в ежедневную программу аэробные упражнения: бег, плавание, танцы, велосипед, скандинавская ходьба. Не зря же их называют «кислородной тренировкой»!
Дыхательная гимнастика в хорошо проветренном помещении или на свежем воздухе увеличит поступление кислорода в считанные минуты. Утром такая практика бодрит не хуже чашки кофе. В течение дня можно совершать пятиминутные сессии диафрагмального дыхания. Сядьте на стул, сделайте глубокий вдох, медленно выдохните, втянув живот и задержав дыхание (выдох должен быть дольше, чем вдох!). Так мы искусственно вызываем короткую гипоксию, после которой организм, испугавшись отсутствия воздуха, усваивает в несколько раз больше кислорода, чем обычно.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.
Чем может быть вызван недостаток кислорода в газовоздушной среде
10.1. Классификация гипоксических состояний
Гипоксия – типовой патологический процесс, характеризующийся снижением содержания кислорода в крови (гипоксемией) и тканях, развитием комплекса вторичных неспецифических метаболических и функциональных расстройств, а также реакцией адаптации.
Первая классификация гипоксических состояний была предложена Баркрофтом (1925), а затем дополнена и усовершенствована И.Р. Петровым (1949). Классификация И.Р. Петрова используется и в наше время. Согласно этой классификации различают гипоксии экзогенного и эндогенного происхождения.
В основе гипоксии экзогенного происхождения лежит недостаток кислорода во вдыхаемом воздухе, в связи с чем выделяют нормобарическую и гипобарическую гипоксию. К гипоксиям эндогенного происхождения относятся следующие типы:
а) дыхательная (респираторная); б) сердечно-сосудистая (циркуляторная); в) гемическая (кровяная); г) тканевая (гистотоксическая); д) смешанная.
По течению различают:
• молниеносную (в течение нескольких секунд, например, при разгерметизации летательных аппаратов на большой высоте);
• острую (которая развивается через несколько минут или в пределах часа в результате острой кровопотери, острой сердечной или дыхательной недостаточности, при отравлении угарным газом, цианидами, при шоке, коллапсе);
• подострую (она формируется в течение нескольких часов при попадании в организм метгемоглобинообразователей, таких как нитраты, бензол, а в ряде случаев в результате медленно нарастающей дыхательной или сердечной недостаточности;
• хроническую гипоксию, которая возникает при дыхательной и сердечной недостаточности и других формах патологии, а также при хронической анемии, пребывании в шахтах, колодцах, при работе в водолазных и защитных костюмах.
а) местную (локальную) гипоксию, развивающуюся при ишемии, венозной гиперемии, престазе и стазе в зоне воспаления;
б) общую (системную) гипоксию, которая наблюдается при гиповолемии, сердечной недостаточности, шоке, коллапсе, ДВС-синдроме, анемиях.
Известно, что наиболее устойчивыми к гипоксии являются кости, хрящи и сухожилия, которые сохраняют нормальную структуру и жизнеспособность в течение многих часов при полном прекращении снабжения кислородом. Поперечно-полосатые мышцы выдерживают гипоксию в течение 2 часов; почки, печень – 20-30 минут. Наиболее чувствительна к гипоксии кора головного мозга.
10.2. Общая характеристика этиологических и патогенетических факторов гипоксий экзогенного и эндогенного происхождения
Экзогенный тип гипоксии развивается при уменьшении парциального давления кислорода в воздухе, поступающем в организм. При нормальном барометрическом давлении говорят о нормобарической экзогенной гипоксии (примером может служить нахождение в замкнутых помещениях малого объема). При снижении барометрического давления развивается гипобарическая экзогенная гипоксия (последнее наблюдается при подъеме на высоту, где РО2 воздуха снижено примерно до 100 мм рт. ст. Установлено, что при снижении РО2 до 50 мм рт. ст. возникают тяжелые расстройства, несовместимые с жизнью).
В ответ на изменение показателей газового состава крови (гипоксемию и гиперкапнию) возбуждаются хеморецепторы аорты, каротидных клубочков, центральные хеморецепторы, что вызывает стимуляцию бульбарного дыхательного центра, развитие тахи- и гиперпное, газового алкалоза, увеличение числа функционирующих альвеол.
Эндогенные гипоксические состояния являются в большинстве случаев результатом патологических процессов и болезней, приводящих к нарушению газообмена в легких, недостаточному транспорту кислорода к органам или к нарушению его утилизации тканями.
Дыхательная (респираторная) гипоксия
Респираторная гипоксия возникает вследствие недостаточности газообмена в легких, которая может быть обусловлена следующими причинами: альвеолярной гиповентиляцией, сниженной перфузией кровью легких, нарушением диффузии кислорода через аэрогематический барьер, и соответственно, нарушением вентиляционно-перфузионного соотношения. Патогенетическую основу дыхательной гипоксии составляют снижение содержания оксигемоглобина, повышение концентрации восстановленного гемоглобина, гиперкапния и газовый ацидоз.
Гиповентиляция легких является результатом действия ряда патогенетических факторов:
а) нарушения биомеханических свойств дыхательного аппарата при обструктивных и рестриктивных формах патологии;
б) расстройств нервной и гуморальной регуляции вентиляции легких;
в) снижения перфузии легких кровью и нарушения диффузии О2 через аэрогематический барьер;
г) избыточного внутри- и внелегочного шунтирования венозной крови.
Циркуляторная (сердечно-сосудистая, гемодинамическая) гипоксия развивается при локальных, региональных и системных нарушениях гемодинамики. В зависимости от механизмов развития циркуляторной гипоксии можно выделить ишемическую и застойную формы. В основе циркуляторной гипоксии может лежать абсолютная недостаточность кровообращения или относительная при резком возрастании потребности тканей в кислородном обеспечении (при стрессорных ситуациях).
Генерализованная циркуляторная гипоксия возникает при сердечной недостаточности, шоке, коллапсе, обезвоживании организма, ДВС-синд-роме и т.д., причем, если нарушения гемодинамики возникают в большом круге кровообращения, насыщение крови кислородом в легких может быть нормальным, а нарушается его доставка к тканям в связи с развитием венозной гиперемии и застойных явлений в большом круге кровообращения. При нарушениях гемодинамики в сосудах малого круга кровообращения страдает оксигенация артериальной крови. Локальная циркуляторная гипоксия возникает в зоне тромбоза, эмболии, ишемии, венозной гиперемии в тех или иных органах и тканях.
Особое место занимает гипоксия, связанная с нарушением транспорта кислорода в клетки при снижении проницаемости мембран для О2. Последнее наблюдается при интерстициальном отеке легких, внутриклеточной гипергидратации.
Для циркуляторной гипоксии характерны: снижение РаО2, увеличение утилизации О2 тканями вследствие замедления кровотока и активации системы цитохром, возрастание уровня ионов водорода и углекислого газа в тканях. Нарушение газового состава крови приводит к рефлекторной активации дыхательного центра, развитию гиперпноэ, увеличению скорости диссоциации оксигемоглобина в тканях.
Гемический (кровяной) тип гипоксии возникает в результате уменьшения эффективной кислородной емкости крови и, следовательно, ее кислород транспортирующей функции. Транспорт кислорода от легких к тканям почти полностью осуществляется при участии Hb. Главными звеньями снижения кислородной емкости крови являются:
1) уменьшение содержания Нb в единице объема крови и в полном объеме, например, при выраженных анемиях, обусловленных нарушением костно-мозгового кроветворения различного генеза, при постгеморрагических и гемолитической анемиях.
2) нарушение транспортных свойств Нb, которое может быть обусловлено либо снижением способности Нb эритроцитов связывать кислород в капиллярах легких, либо транспортировать и отдавать оптимальное количество его в тканях, что наблюдается при наследственных и приобретенных гемоглобинопатиях.
Достаточно часто гемическая гипоксия наблюдается при отравлении окисью углерода («угарным газом»), так как окись углерода обладает чрезвычайно высоким сродством к гемоглобину, почти в 300 раз превосходя сродство к нему кислорода. При взаимодействии окиси углерода с гемоглобином крови образуется карбоксигемоглобин, лишенный способности транспортировать и отдавать кислород.
Окись углерода содержится в высокой концентрации в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, в бытовом газе и т.д.
Выраженные нарушения жизнедеятельности организма развиваются при увеличении содержания в крови НbСО до 50% (от общей концентрации гемоглобина). Повышение его уровня до 70-75 % приводит к тяжелой гипоксемии и летальному исходу.
Карбоксигемоглобин имеет ярко-красный цвет, поэтому при его избыточном образовании в организме кожа и слизистые становятся красными. Устранение СО из вдыхаемого воздуха приводит к диссоциации НbСО, но этот процесс протекает медленно и занимает несколько часов.
Воздействие на организм ряда химических соединений (нитратов, нитритов, окисла азота, бензола, некоторых токсинов инфекционного происхождения, лекарственных средств: феназепама, амидопирина, сульфаниламидов, продуктов ПОЛ и т.д.) приводит к образованию метгемоглобина, который не способен переносить кислород, так как содержит окисную форму железа (Fe3+).
Окисная форма Fe3+ обычно находится в связи с гидроксилом (ОН-). МетНb имеет темно-коричневую окраску и, именно этот оттенок приобретают кровь и ткани организма. Процесс образования метНb носит обратимый характер, однако его восстановление в нормальный гемоглобин происходит относительно медленно (в течение нескольких часов), когда железо Нb вновь переходит в закисную форму. Образование метгемоглобина не только снижает кислородную емкость крови, но и уменьшает способность активного оксигемоглобина диссоциировать с отдачей кислорода тканям.
Тканевая (гистотоксическая) гипоксия развивается вследствие нарушения способности клеток поглощать кислород (при нормальной его доставке к клетке) или в связи с уменьшением эффективности биологического окисления в результате разобщения окисления и фосфорилирования.
Развитие тканевой гипоксии связывают со следующими патогенетическими факторами:
1. Нарушением активности ферментов биологического окисления в процессе:
а) специфического связывания активных центров фермента, например, цианидами и некоторыми антибиотиками;
б) связывания SН-групп белковой части фермента ионами тяжелых металлов (Аg2+, Нg2+, Сu2+), в результате чего образуются неактивные формы фермента;
в) конкурентного блокирования активного центра фермента веществами, имеющими структурную аналогию с естественным субстратом реакции (оксалаты, малонаты).
2. Нарушением синтеза ферментов, которое может возникать при дефиците витаминов В1 (тиамина), ВЗ (РР), никотиновой кислоты и др., а также при кахексии различного происхождения.
3. Отклонениями от оптимума физико-химических параметров внутренней среды организма: рН, температуры, концентрации электролитов и др. Эти изменения возникают при разнообразных заболеваниях и патологических состояниях (гипотермиях и гипертермиях, недостаточности почек, сердца и печени, анемиях) и снижают эффективность биологического окисления.
4. Дезинтеграцией биологических мембран, обусловленной воздействием патогенных факторов инфекционной и неинфекционной природы, сопровождающейся снижением степени сопряжения окисления и фосфорилирования, подавлением образования макроэргических соединений в дыхательной цепи. Способностью разобщать окислительное фосфорилирование и дыхание в митохондриях обладают: избыток ионов Н+ и Са2+, свободных жирных кислот, адреналина, тироксина и трийодтиронина, некоторых лекарственных веществ (дикумарина, грамицидина и др.). В этих условиях увеличиваются расход кислорода тканями. В случаях набухания митохондрий, разобщения окислительного фосфорилирования и дыхания большая часть энергии трансформируется в тепло и не используется для ресинтеза макроергов. Эффективность биологического окисления снижается.
Причины, по которым возникает кислородное голодание, и как его избежать
Что такое гипоксия и как она влияет на организм?
При поступлении в живую клетку молекулы кислорода (О2), происходит синтез АТФ (аденозинтрифосфат) – «топлива» живого организма. АТФ производят клеточные митохондрии на фоне процесса окисления. Вещество необходимо для работоспособности и нормальной жизнедеятельности как отдельных тканей и органов, так и всего организма. Если кислорода нахватает, то и уровень АТФ снижается. В результате клетки не получают необходимого питания, что провоцирует развитие острых и хронических болезней.
Признаки гипоксии могут наблюдаться как в целом организме, так и в отдельных тканях/органах/частях тела. Но даже если нехватка кислорода затронула небольшой участок ткани, это может негативно сказаться на состоянии всего организма. Самыми чувствительными к уровню кислорода являются составляющие нервной системы: головной и спинной мозг, нервная ткань.
Насыщенность организма кислородом называют сатурацией. Этот параметр измеряется пульсоксиметрами – небольшими устройствами, которые крепятся на палец или ухо человека. В норме сатурация составляет 95% и более. Если показатель снизился всего на 1% и составляет 94% – это признак нарушений, требующий врачебной консультации.
Почему возникает кислородное голодание?
Патология может быть настолько непродолжительной, что организм не получит вреда. Но бывают продолжительные состояния нехватки кислорода, провоцирующие множественные нарушения в функционировании органов и целых систем. Особенно опасно при продолжительной гипоксии отмирание клеток головного мозга.
Выделяется несколько причин возникновения данной патологии:
На то, каким будет прогноз, влияет причина возникновения нарушения и насколько быстро человек получил медицинскую помощь. Гипоксия может стать причиной необратимых патологий и запустить тяжелые процессы в организме, которые сложно откорректировать. Во избежание осложнений при первых признаках кислородного голодания следует немедленно обратиться в больницу.
Как проявляется кислородная недостаточность?
Клиническая картина зависит от степени тяжести патологии, длительности нехватки кислорода, ее причины и вида. Острый вид развивается в течение нескольких мину или часов, имеет выраженные симптомы и грозит тяжелыми, порой необратимыми последствиями. Хронический вид развивается несколько месяцев или лет, что дает возможность организму приспособиться к изменениям. Но, в конечном счете, этот вид нарушения тоже приводит к опасным результатам.
На необходимость пройти обследование указывают следующие симптомы:
Организм пытается самостоятельно справиться с нехваткой кислорода. Это имеет следующее проявление:
Методы терапии
Порой для устранения признаков кислородного голодания достаточно выйти на свежий воздух или проветрить помещение. Но если причиной патологии являются более серьезные факторы, такие как заболевания внутренних органов или отравление, применяются серьезные методы лечения.
Популярные методы борьбы с кислородной недостаточностью:
Для обеспечения организма жизненно необходимым элементом успешно применяется оксигенотерапия. Для ее проведения используется кислородный аппарат. Он выдает смесь, состоящую из кислорода на 95%. Медицинские кислородные аппараты используют в больницах и санаториях, они могут применяться для длительного лечения или оказания неотложной помощи. В машинах скорой помощи устанавливают портативные устройства. Оксигенотерапию назначают людям с сердечной и легочной недостаточностью, гипертензии легких и т. д.
Кроме медицинских аппаратов существуют:
Применение данных устройств позволяет компенсировать гипоксию на фоне сердечной и легочной недостаточности, благодаря чему устраняется одышка, восстанавливается работа сердца, снижается уровень интоксикации. Кислородотерапия применяется в восстановительный период после хирургического вмешательства и перенесенных тяжелых болезней. Кислородные смеси укрепляют иммунитет и ускоряют процесс выздоровления.
В качестве профилактики гипоксии кислородные аппараты могут применяться каждым жителем крупного города, т. к. в городском воздухе уровень кислорода ниже нормы. Синдром хронической усталости, головные боли, раздражительность, слабость, которыми страдают жители городов, могут быть устранены с помощью кислородного аппарата.
Как избежать кислородного голодания?
В рамках профилактики следует придерживаться следующих правил:
Чтобы предупредить гипоксию, укрепить иммунитет и создать здоровый микроклимат, рекомендуется использовать концентраторы кислорода. Наши консультанты помогут выбрать подходящую модель и ответят на любые вопросы.