Как гипоксия влияет на нервную систему

Ученые Института физиологии имени И. П. Павлова проводят уникальные исследования механизмов и последствий кислородного голодания. Вместе с кандидатом биологических наук Ксенией Барановой разбираемся, как нехватка кислорода может улучшить когнитивные способности и помочь при депрессии.

— Ксения, расскажите, опасна ли все-таки гипоксия или полезна?

— Гипоксия — это кислородное голодание, то есть снижение уровня кислорода в организме или отдельных органах. Обычно гипоксия ассоциируется с опасностью, так как сейчас много говорят про ишемические болезни и почти каждый знает, что можно задохнуться, если подняться слишком высоко.

Понятно, что на пике Эвереста, в девяти километрах над землей, гипоксия будет смертельной. А вот в Приэльбрусье, на высоте 2,5 километра над уровнем моря, расположен курорт, где разреженный воздух оказывает лечебный эффект. Если нехватка кислорода на Эвересте убивает, то небольшая доза гипоксии, наоборот, укрепляет организм.

Ксения Баранова — научный сотрудник лаборатории регуляции функций нейронов мозга Института физиологии имени И. П. Павлова РАН, кандидат биологических наук. Более 10 лет работает над расшифровкой механизмов, лежащих в основе адаптивных и патологических реакций мозга. Исследует как общие, так и специфические для разных расстройств молекулярные нарушения — в основном при тревожных и депрессивных стрессорных патологиях.

— Как ученые пришли к выводу, что гипоксия может быть полезной?

— Мы проводили эксперименты: помещали лабораторных крыс в барокамеру и меняли давление, чтобы определиться с дозами гипоксических воздействий.

В первом эксперименте из барокамеры откачали воздух настолько, что давление составило только 180 мм рт. ст. В камере осталось 5% кислорода, что соответствует высоте 10 километров над землей. Половина испытуемых крыс такой подъем не пережила, а у выживших были серьезные нарушения в работе мозга.

Во втором эксперименте группу крыс сначала на два часа поднимали на условную высоту в пять километров (10% кислорода, 360 мм рт. ст.) и только после трех сеансов такой умеренной гипоксии поднимали на 10 километров.

Все крысы выжили и чувствовали себя хорошо. У них не было обычных постгипоксических нарушений в поведении или проблем с памятью и обучением. Умеренная гипоксия укрепила организм, повысила устойчивость мозга к повреждениям, улучшила его работу, запустив адаптивные механизмы.

Умеренная нехватка кислорода может оказать лечебный эффект

— Если кислородное голодание активирует внутренние адаптивные механизмы мозга и повышает устойчивость к вредным воздействиям, то поможет ли оно противостоять стрессам и связанной с ними эпидемии депрессий?

— Депрессивное поведение у крыс проявляется снижением двигательной и исследовательской активности, ростом тревожности в поведенческих тестах. Гормональные нарушения заключаются, как и у человека, в длительном росте уровня кортикостероидных гормонов стресса в крови и нарушении саморегуляции гормональной стресс-системы.

Вообще, состояние, похожее на депрессию, у животных называется выученной беспомощностью. Если крыса проведет час в закрытой камере с несильными, но неприятными ударами током, то сначала она будет пытаться выбраться.

Но из-за того, что бегство невозможно, она перестанет бороться, смирится с безвыходностью и не сбежит, даже если открыть дверь камеры. Она научилась, что все бесполезно, выучила беспомощность — это аналог депрессии.

Если же крысу подвергнуть сильному стрессу, связанному с угрозой жизни, то у нее формируется тревожное расстройство, по симптомам соответствующее посттравматическому стрессовому расстройству (ПТСР) у человека. Наши опыты показали, что если таких крыс с тревожным или депрессивным расстройством три раза в барокамере подвергнуть умеренной гипоксии, то депрессии и ПТСР пройдут, поведенческие и гормональные нарушения не сформируются.

— То есть гипоксия улучшает работу мозга?

— Действительно, умеренное кислородное голодание не только помогает мозгу справляться со стрессами, но и в целом улучшает его работу, что интереснее рассмотреть на обезьянах. Существует много тестов на когнитивные (познавательные) функции мозга, обучение и память.

Например, выбор из нескольких сложных картинок по разным признакам и удержание этого выбора в памяти. 15 лет назад в нашей лаборатории молодых макак научили выбирать и запоминать такие картинки.

Эксперименты с обезьянами

Обезьяны отвечали правильно и быстро, почти не отказывались работать. Спустя годы эксперимент повторили на тех же обезьянах. Конечно, они постарели, им неинтересно было выбирать картинки, они нередко отказывались, долго думали и часто ошибались.

Тогда ученые посадили обезьян в барокамеру, чтобы проверить, работает ли живительная гипоксия с возрастными нарушениями функций мозга. После трех сеансов кислородного голодания на пятикилометровой высоте пожилые макаки начали работать с учеными даже охотнее, чем в молодости.

Они стали отвечать быстрее и совершать меньше ошибок. Умеренная гипоксия, можно сказать, спасла их от старческого маразма, улучшила работу их мозга, уменьшив когнитивные нарушения.

— Может ли локальная гипоксия повысить стрессоустойчивость?

— Гипоксию может испытывать не весь организм, а отдельный орган. Такое кислородное голодание происходит из-за уменьшения кровотока и называется ишемией.

Все знают, что инсульт — состояние, когда участок мозга остается без кровоснабжения — смертельно опасен. Однако если у животного или человека раньше случались ишемические приступы (снижение и восстановление кровотока), то мозг окажется более устойчив, меньше пострадает и быстрее восстановится.

Да, тут тоже все решает доза. Не нужна барокамера, чтобы устроить гипоксию своей руке. Для этого достаточно измерить давление тонометром, манжета сдавит руку и ненадолго снизит в ней кровоток.

Ученые нашей лаборатории проводили опыты, чтобы проверить, помогает ли локальная гипоксия при стрессорных расстройствах. Крысам с депрессией или ПТСР перетягивали заднюю лапу жгутом на пять минут, затем жгут снимали, и кровоснабжение восстанавливалось. Процедуру проводили трижды. Оказалось, после трех коротких эпизодов ишемии симптомы депрессии и тревоги у животных почти исчезли.

— А с человеком это сработает?

— Сначала нужно выяснить, какие механизмы повышают адаптацию мозга к таким неблагоприятным факторам, чтобы в последствии узнать, поможет ли гипоксия человеку.

На данный момент нам удалось пролить свет на некоторые запускаемые умеренной гипоксией механизмы повышения адаптивных возможностей и устойчивости мозга к стрессам.

Мы надеемся, что эти результаты поспособствуют внедрению этой технологии в медицинскую практику. Благодаря эффективности метода и его немедикаментозной природе такая гипоксия поможет в лечении и профилактике постстрессовых депрессивных и тревожных расстройств.

— То есть депрессию и тревожные расстройства можно будет лечить без лекарств?

— Наши данные расширяют современные представления об участии транскрипционных факторов, нейротрофинов и рецепторов мозга в развитии тревожно-депрессивных заболеваний. Это позволяет надеяться на разработку более эффективных антидепрессантов.

Благодаря полученным результатам в перспективе возможно создание нового поколения лекарств, оказывающих направленное действие не на общие, а на специфические нейрохимические механизмы патогенеза различных форм тревожно-депрессивных расстройств. Ну а пока таких лекарств нет, от стрессов и депрессий нас спасет барокамера.

Термин гипоксия происходит от греческого hypo- и латинского oxy [genium] (в переводе — кислород). Термин означает кислородное голодание. Все знают, что кислород в жизни клеточных организмов критически важен. Особенно важен кислород для клеток головного мозга, на который замкнута нервная система.

Не случайно около 20% всей циркулирующей в организме человека крови доставляется к тканям головного мозга. Примерно 3.3 мл кислорода требуется для 100 г тканей каждую минуту. Уменьшение этого объема называется гипоксия головного мозга.

Кислород доставляется клеткам головного мозга с помощью крови, которая забирает его в легочных тканях. Причин ухудшения доставки кислорода много. Но главное – последствия этого. Кислородная недостаточность несет с собой много проблем. До летального исхода включительно.

Гипоксия головного мозга — что это

Гипоксия головного мозга — это патологическое состояние, связанное с кислородным голоданием клеток головного мозга.

Справочно. Гипоксия мозга может быть связана с нарушением кровоснабжения головного мозга, с нарушением дыхания, возникать при резко выраженном дефиците кислорода во вдыхаемом воздухе, тяжелых анемиях, заболеваниях сердечно-сосудистой системы.

Поскольку клетки головного мозга крайне чувствительны к кислородному голоданию, при острой тотальной гипоксии мозга возможно быстрое развитие некроза тканей мозга.

Такая картина наблюдается при ишемических инсультах, сопровождающихся резким прекращением кровоснабжения участка мозга, с развитием тяжелейшей гипоксии и некроза.

При хронической гипоксии головного мозга кислородное голодание прогрессирует постепенно, в течение длительного время, поэтому на первых этапах гипоксия мозга может протекать бессимптомно.

Справочно. Однако исход у острой и хронической гипоксии мозга одинаков. При отсутствии своевременного лечения гипоксии, кислородное голодание мозга приводит к некрозу мозговых нейронов.

Причины гипоксии головного мозга

Существует множество причин развития гипоксии головного мозга. Кислородное голодание мозга может быть:

циркуляторным (циркуляторные гипоксии мозга развиваются на фоне таких сердечно-сосудистых заболеваний как: приобретенные или врожденные пороки сердца, ишемическая болезнь сердца, тяжелые аритмии, блокады ножек пучка Гиса, сосудистый тромбоз, выраженный атеросклероз сосудов, а также при сдавливании церебральных сосудов опухолью);
экзогенным или гипоксическим (данная форма гипоксии головного мозга связана с дефицитом кислорода во вдыхаемом воздухе и может развиваться при подъеме в горы, длительном нахождении в душном помещении);
дыхательным (обусловлено заболеваниями респираторного тракта, препятствующими полноценному насыщению крови кислородом во время дыхания: тяжелая бронхиальная астма, пневмония, опухоли легких, дыхательная недостаточность, отек легких, пневмоторакс);
анемическим или гемическим (эта форма гипоксии связана с нарушением транспортировки кислорода на фоне низкого уровня эритроцитов, гемоглобина и/или железа в крови);
тканевым (гипоксия головного мозга развивается на фоне нарушения поглощения кислорода тканями, чаще всего такая форма гипоксии связана с отравлением химикатами, например, при отравлении синильной кислотой развивается тяжелая гипоксия головного мозга, связанная с нарушением потребления кислорода нервными клетками).

Также гипоксия головного мозга может развиться на фоне резкого снижения артериального давления, шока (травматического, анафилактического), острой кровопотери, артериальной гипертензии с развитием гипертонического криза.

Реже встречается перегрузочная гипоксия головного мозга, связанная с чрезмерной физической нагрузкой.

Гипоксия головного мозга у плода или у новорожденного может быть связана с хроническим внутриутробным кислородным голоданием (может развиться на фоне анемии у матери, фетоплацентарной недостаточности, обвития пуповиной в родах, дефицита сурфактанта у новорожденного, внутриутробных инфекций, родовой травмы плода).

Факторы риска развития гипоксии головного мозга

К основным факторам риска, способствующим развитию кислородного голодания в тканях мозга относят:

курение;
злоупотребление спиртными напитками;
повышенное артериальное давление;
ожирение;
наличие у пациента заболеваний сердечно-сосудистой системы, сахарного диабета, тяжелого атеросклероза, нарушений свертывания крови, аутоиммунных заболеваний, онкологии;
употребление наркотических средств;
наличие тяжелых анемий.

К факторам риска развития внутриутробной гипоксии плода относят наличие у матери анемий, курение во время беременности, многоплодную беременность, наличие тяжелых гестозов во время беременности, фетоплацентарную недостаточность, обвитие пуповиной в родах, наличие у беременной сахарного диабета.

Особенности течения гипоксии мозга

Развитие компенсаторных механизмов возможно только при хронической медленно прогрессирующей гипоксии головного мозга. При острой гипоксии головного мозга патогенез кислородного голодания чаще всего напоминает картину при ишемическом инсульте.

Справочно. Восстановление функций нейронов головного мозга возможно в течение 6-8 минут после начала острой тотальной гипоксии. После этого начинается процесс формирования необратимых изменений в коре головного мозга.

При своевременном начале лечения восстановить ткани мозга возможно на протяжении, в среднем, 3-6 часов (зависит от тяжести острой гипоксии).

Без достаточного потока кислорода в клетки, наши энергоресурсы проходят не полную переработку и ткани заполняются токсинами. Слабость, усталость, апатия, невнимательность — все это симптомы нехватки кислорода. Каковы последствия недостатка кислорода? Как гипоксия отражается на работе разных систем организма?

ЧТО ТАКОЕ ГИПОКСИЯ

Посмотрите этот видеоролик о действии гипоксии при подъеме в горы, из него многое вам станет понятно. В 18 минутах сжатый микс из трех документальных фильмов. Все права на используемые видеоматериалы принадлежат их законным правообладателям.

Слабость и усталость

Гипоксия делает нас слабыми. Жизнь в теле поддерживается непрерывным и контролируемым организмом окислением кислородом органических веществ. Без кислорода энергии становится в разы меньше, потому что недостаток кислорода ослабляет биологическое окисление.

Нарушения в работе клеток

Нарушения жизнедеятельности организма, так или иначе, всегда связано с изменением работы клеток. Одно из наиболее ранних проявлений повреждения клеток — нарушение биоэнергетических функций митохондрий.

Митохондрии — это своеобразные энергостанции клеток. Чем мощнее наш аппарат митохондрий, тем больше у нас способность к энергообразованию, и тем больший диапазон внешних воздействий наши клетки способны выдержать и восстановить свою структуру [ 4 ].

Увеличение размеров и количества митохондрий повышает аэробные возможности мышц. Интенсивность силовой способности мышц возрастает в результате повышения производительности митохондрий. В гипоксии скорость потребления кислорода митохондриями снижается, что сказывается на обеспечении клеток энергией, необходимой для их деятельности.

Уменьшение потребления кислорода митохондриями наблюдается при воздействии:

неблагоприятных внешних факторов — курение, проживание вблизи крупных промышленных предприятий, урбанизация и т.п.,
внутренних — болезни, лекарственная терапия, состояния после болезни, физиологическое старение и т.д.,
при действии токсических соединений, например, ионов тяжелых металлов, таких как ртуть или серебро, ряда гидрофобных соединений, производных различных углеводородов,
а также при перекисном окислении липидов (свободные радикалы).

Эти нарушения функционирования клетки и повреждения могут приводить к её гибели.

В старости поступление кислорода в митохондрии снижается и возрастает действие токсинов. Кроме того, у пожилого человека снижается проницаемость наружной мембраны митохондрии, что делает их менее стойкими, хрупкими и уязвимыми. Митохондрии уменьшаются в размерах и падает их общее количество в клетке. Как и гипоксия, это ограничивает их способность к энергообразованию.

Неудивительно, что электронно-микроскопические исследования А. С. Ступиной (1974) показали, что в старости часто встречаются необычные формы митохондрий — от фрагментированных, до гигантских.

Гипоксия и боль

Гипоксия чаще вызывает голод

Для того чтобы в режиме бескислородного гликолиза зарядить 36 АТФ, питательных веществ нужно в 6 раз больше — не 1, а 6 молекул глюкозы. Ничего удивительного, что без кислорода запас гранул гликогена быстро заканчивается и человек часто испытывает голод в течение дня, желание съесть что-то сладкое (быстрые углеводы).

Продолжительная тяжелая гипоксия действует на чувство голода иначе: пропадает аппетит и появляется чувство отвращения к еде как к таковой.

Если вы хотите похудеть, то начните с устранения гипоксии. По мнению врача-педиатра К. Заболотного, отечный синдром часто принимают за ожирение — в 60 – 70% всего синдрома избыточного веса, приходится на задержку жидкости в организме. В половине случаев отечность имеет токсикозный механизм. [ 6 ]

Гипоксия зашлаковывает организм токсинами

При гипоксии в тканях организма накапливаются не до конца расщепленные, потенциально опасные токсические продукты обмена веществ — лактат и ионы H + . Запасы глюкозы быстро заканчиваются, и организм начинает сжигать жиры. Но без кислорода жирные кислоты тоже расщепляются не полностью, поэтому в клетках и крови накапливаются кетокислоты.

Так возникает лактат-ацидоз, который сдвигает рН ткани в кислую среду. Это серьезно ухудшает работу митохондрий и клеток в целом, они быстро теряют свою активность. Скорость деления клеток, как и любых других биохимических реакций замедляется.

Снижение интенсивности окислительно-восстановительных процессов (производства АТФ) проявляется в виде снижения метаболизма, увеличения вакат-кислорода и окислительного коэффициента мочи, увеличения содержания в крови молочной кислоты, глюкозы, кетоновых тел, редуцированного глутатиона (снижение окисленного), уменьшения резервной щелочности [ 7 ].

Токсины накапливаются в тканях, проникают в кровь и закисляют организм. В тяжелой гипоксии эти патологии обмена веществ вызывают некробиоз и тяжелые нарушения функций органов. Обменные процессы и ток крови замедляются, температура тела снижается (см. тут).

Чем тяжелее степень гипоксии, тем опаснее изменения. Если гипоксия длится долго, а бикарбонатный буфер истощен — клетки погибают, а на их месте появляется соединительная ткань (фиброз).

Недостаток энергии, дистрофия, некробиоз, а также ацидоз, наряду с другими патологическими изменениями обмена веществ, вызывают тяжелые нарушения функций органов и систем. Серьезное повреждение токсинами клетки может привести к её гибели.

Гипоксия увеличивает количество свободных радикалов

Большое количество свободных радикалов и других реактивных форм кислорода — оксидов, гидроксидов, перекисей, оказывает разрушительное действие в организме:

Разрушает белки мембран, что уничтожает целостность клеток. В результате процессы в клетках замедляются или идут неправильно и клетка резко стареет. Это хорошо видно по внешности — кожа становится сухой, старой, обвислой. Мышцы ослабевают, утрачивая при этом свою собранность, пружинистость.
Радикалы сплавляют вместе жиры и белки мембран, что делает мембрану жесткой и хрупкой. Жесткая мембрана теряет способность пропускать питательные вещества и кислород в клетку.
Прокалывают мембрану, что облегчает проникновение в клетку бактерий и вирусов. Такие клетки начинают плохо работать, меньше живут, плохо делятся и дают слабое, а то и вовсе генетически поврежденное потомство.
Изменяют и разрушают ДНК клеток, переписывают и уничтожают генетическую информацию, что приводит к мутациям.
Перегружают иммунную систему перечисленными выше проблемами и угрожают самой иммунной системе, нанося иммунным клеткам аналогичные разрушения.

Рис. 1. Действие свободных радикалов на клетку (оксидативный стресс).

Конечно, в организме существует антиоксидантная система, но при хронической гипоксии и постоянных атаках радикалов она не справляется.

Гипоксия снижает иммунитет

В гипоксических условиях иммунные функции работают плохо. Дело в том, что сама иммунная система состоит из клеток, а первое условие нормальной работы белковых тел — обеспеченность кислородом. Его дефицит приводит к недостатку АТФ, что ослабляет синтез белков и усиливает их распад. Организм может выдержать разные уровни гипоксии, но слабый синтез белков дает плохое деление клеток, а это уже прямой путь к болезням и к преждевременному старению [ 9 ].

В условии замедления обменных процессов, скопления в тканях отходов и кислой среды — иммунная система организма теряет силу перед вирусами и болезнями.

Например, внутри прыщей, гангрен и абсцессов мало кислорода, там получают развитие анаэробные бактерии, избегающие кислорода.

Отсутствие кислорода — идеальное условие для развития раковой опухоли. Известный клеточный биолог и исследователь рака Отто Варбург обнаружил, что раковые клетки не могут вырабатывать энергию через цикл Кребса, а вместо этого пользуются бескислородным гликолизом [ 10 ].

Все виды рака успешно развиваются при низком содержании кислорода. О одним из критериев злокачественности клеток является их стабильно низкая утилизация кислорода как при 10 %, так и при 95 % насыщении клеток кислородом [ 11 ].

Гипоксия ухудшает работу легких

Гипоксия препятствует нормальному газообмену в легких, что только углубляет кислородную недостаточность.

При нехватке кислорода в тканях жизненно важных органов, дыхательный центр возбуждается, что увеличивает частоту и глубину дыхательных движений. Дыхание учащается, создается ощущение недостатка воздуха и появляется одышка.

Частое дыхание и одышка способствуют вымыванию углекислого газа из организма. Уменьшение в крови углекислоты увеличивает связь кислорода и гемоглобина, что затрудняет поступление кислорода в клетки (эффект Вериго-Бора). и гипоксия усиливается. Усиление тяжести гипоксии угнетает дыхательный центр, дыхание становится поверхностным. Жизненная емкость легких снижается.

Последствия для центральной нервной системы (ЦНС)

Центральная нервная система первой реагирует на недостаток кислорода, поскольку на единицу массы она потребляет его в 30 раз больше, чем мышечная ткань.

В гипоксии легкой степени, нарушения сферы высшей нервной деятельности проявляются в нарушении сна, повышенном возбуждении, снижении концентрации внимания и памяти. Возможна депрессия, потеря чувствительности и др.

Рассмотрим динамику расстройств высшей нервной деятельности, на примере безакклиматизационного подъема в горы.

Подъем на высоту 3500 м вызывает общее возбуждение. При этом внимание ослабляется и увеличивается число ошибок в решении логических задач. Изменяется почерк, память слабеет. Дальнейший подъем на 5500 м вызывает сонливость и безразличие к окружающему миру, а у некоторых людей наоборот — возбуждение и бред. Способность ориентироваться во времени и пространстве теряется, нарушается координация движений, походка. Снижается болевая чувствительность и пропадает чувство вкуса пищи и напитков. На высоте более 6000 м возникает потеря сознания, появляются судороги, возможен паралич движений и дальнейшая смерть.

Гипоксия ухудшает работу сердца и кровеносной системы

Чтобы насытить ткани кислородом во время гипоксии, организм стремится захватить больше кислорода в легких, увеличивает количество эритроцитов в крови, и стремится доставить их как можно быстрее, поэтому увеличивается частота сердечных сокращений.

Продолжительная работа сердца в таком усиленном режиме преждевременно изнашивает его. Возрастает систолическое и диастолическое артериальное и венозное давление, что может стать постоянным явлением (гипертония). Из-за роста давления возможен шум в ушах, головокружения, головная боль и другие симптомы.

Если тяжесть кислородного голодания нарастает, движения сердечной мышцы существенно замедляются, скорость кровотока падает, возникает артериальная гипотония, увеличивается вязкость крови. Почему при гипоксии слабеет сердце? Из-за недостатка энергии.

Сердце — одно из наиболее энергично работающих органов. Скорость потребления кислорода в кардиомиоцитах мышц миокарда изменяется от 10 мл в покое, до 100 мл в период активной нагрузки на 100 г/мин [ 12 ]. Миокард поглощает, в среднем, 10 % от всего кислорода потребляемого организмом, при этом масса сердца составляет 0,5 % от массы тела [ 13 ].

Недостаток кислорода вызывает дефицит энергии в сердечной мышце, и в ней растут повреждения кардиомиоцитов. Анаэробный гликолиз быстро истощает запасы энергетических субстратов, белковая и жировая дистрофия кардиомиоцитов прогрессирует, что приводит к падению их сократительной способности.

Обостряет ситуацию с кровоснабжением нарушение переноса через мембрану ионов К + и Са2 + , и снижение активности симпатико-адреналовой системы, из-за чего падает тонус сосудов.

Снижение артериального давления связано и с накоплением в крови и тканях кислых продуктов метаболизма, что расширяет сосуды. На поздних стадиях гипоксии клетки гладких мышц сосудов полностью теряют способность сокращаться.

Так возникает венозный застой, а вместе с ним растяжение и стойкое расширение вен. Расширение венозных сосудов проявляется в расширении вен на ногах с образованием варикоза, а также расширении геморроидальных вен с развитием геморроя. [ 14 ]

Гипоксия уменьшает количество углекислоты в крови, что увеличивает ее свертываемость, а это в сочетании с замедлением тока крови в венах способствует застою крови и развитию сосудистых заболеваний [ 15 ].

Тяжесть нарушения микроциркуляции зависит от степени гипоксии. В тяжелых случаях, организм резко ограничивает кровоток во всех органах, кроме мозга и сердца (они больше других зависят от поступления кислорода). Это срабатывает, но оставляет другие органы без достаточного объема крови. Скорость коронарного кровотока может возрасти в 2-3 раза за счет уменьшения кровотока в других органах [ 16 ].

Капиллярное кровообращение замедляется вплоть до полной остановки. Проницаемость капиллярных стенок повышается, поэтому возрастает поступление белков плазмы крови в ткани. Так появляется и нарастает отек тканей, который часто принимают за ожирение.

Особенно опасно снижение кровотока через почки, поскольку они очень чувствительны к гипоксии и ишемии. При острой гипоксии в почках нередко развивается некроз коркового слоя, что приводит к острой почечной недостаточности.

Гипоксия — одна из основных причин хронической почечной недостаточности, которой сегодня страдает до 10 % населения [ 17 ]. Как при почечной недостаточности бикарбонатные ванны помогают очищать кровь см. тут.

МОЖЕТ ЛИ ГИПОКСИЯ ВОЗНИКАТЬ ИЗ-ЗА ВОЗРАСТА?

Гипоксия и старение

Любое проявление жизнедеятельности клетки требует определенных энергетических трат. Образование нужного количества энергии в нужном месте клетки — важнейшее условие ее жизни. Но обновление АТФ, главного поставщика энергии в клетке в старости снижается. Увы, старость, в первую очередь, означает возрастающую утомляемость.

Содержание и обновление аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) в мозгу в старости падает, что приводит к снижению интенсивности генерации энергии.

Даже в невысокогорных условиях в старости существует определенная степень гипоксии — кислородного голодания мозга.

Как видно на рис. 2, взятом из работы Ф. Бурльера, изменяется взаимоотношение между плотностью нервных клеток, кровоснабжением мозга и его кислородным обеспечением.

Рис. 2. Возрастные изменения плотности нейронов в коре (1), интенсивности кровотока в мозге (2), и потребления кислорода мозгом (3) у человека [ 18 ].

В процессе старения снижаются и энергетические траты организма. Снижение энергетических трат организма связано с двумя причинами: 1) с уменьшением числа активных клеток, характеризующихся высоким уровнем течения энергетических процессов; 2) с изменением потребления кислорода каждой клеткой, так называемым тканевым дыханием.

Об этом свидетельствуют изменения основного обмена — количества кислорода, потребляемого организмом в состоянии покоя. Энергетические траты организма можно рассчитать в калориях, на основании поглощенного кислорода. Оказалось, что энергетические траты человека в возрасте 70 – 80 лет на 18 – 20% ниже, чем в 20 – 30 лет.

Вся система энергетического обеспечения может быть условно разделена на три этапа: генерацию энергии, транспорт и использование энергии. Как было показано нами и Л. Н. Богацкой, при старении наступают изменения во всех трех звеньях. [ 19 ]

При старении происходит снижение количества митохондрий в клетках, появляются разрушенные митохондрии, снижается интенсивность окислительного фосфорилирования, меняется мембранный потенциал митохондрий, что приводит к снижению процессов генерации энергии. Наряду с этими сдвигами возникают и процессы витаукта, которые, однако, не могут компенсировать недостаточность энергетического обеспечения. К ним следует отнести появление гигантских митохондрий, активацию в клетках гликолиза, образование, к примеру в сердце, большего количества молекул АТФ на молекулу потребленного кислорода.

Основная структура митохондрий — белки. По данным А. Я. Литошенко, при старении снижается синтез белков митохондрий, и это становится важной причиной недостаточности энергетических процессов. Определенное количество молекул АТФ синтезируется и в процессе гликолиза — начальном пути окисления углеводов. Количество АТФ, синтезируемое в ходе гликолиза, во много раз меньше, чем в процессе окислительного фосфорилирования (см. тут). При старении интенсивность гликолиза в одних органах растет, в других не меняется, а в третьих снижается.

Процессы транспорта энергии в клетках, к примеру в сердечной мышце, осуществляются при участии молекул креатинфосфата. Это вещество может переносить фосфатные группы из митохондрий к местам потребления энергии, где с участием креатинфосфата и специального фермента креатинфосфокиназы происходит ресинтез АТФ. Именно это звено в системе энергетического обеспечения при старении особенно уязвимо. Количество креатинфосфата в сердце старых животных падает на 40 – 50%, в печени — на 20 – 30%.

Использование энергии, запасенной в форме АТФ, осуществляется при помощи фермента АТФазы (аденозинтрифосфатазы), отщепляющей фосфорные группы от этой молекулы. Этот фермент расположен в разных местах клетки, там, где нужна энергия. Важный механизм витаукта — повышение или же сохранение активности ряда АТФаз. Это способствует использованию энергии в условиях недостаточного ее образования. Этому же способствует сохранение активности креатинфосфокиназы в местах ресинтеза АТФ.

Путь поддержания энергетического потенциала клеток, органов b организма в целом — оптимальный режим их деятельности и восстановление в ходе нагрузок.

Оптимальный режим деятельности достигается умеренно двигательной и умственной деятельностью, а также эмоциональными нагрузками. Для восстановления хороши легкие аэробные нагрузки, прогулки на свежем воздухе. Великолепно восстанавливают и вечерние спа-процедуры термальной бикарбонатной водой, которые мы рекомендуем всем для хорошего отдыха.

В следующей статье мы рассмотрим симптомы и признаки гипоксии и гипоксемии, а затем перечислим тех людей, кто находится в зоне риска кислородного голодания.

Читайте также: