Kā organisms reaģē uz hipoksiju?

Dalījums pēc bojātā posma nav akadēmisks sīkums; tas nosaka, ko darīt. Piemēram, skābekļa padeve palīdz hipoksēmiskā hipoksijā, bet gandrīz neko nedod histotoksiskā hipoksijā, kur šūna skābekli nespēj izmantot.

Skābekļa trūkumu uztver nevis smadzeņu elpošanas centrs, bet perifērie ķīmijreceptori, no kuriem svarīgākais ir miega artērijas glomuss (glomus caroticum) kopējās miega artērijas sazarojuma vietā. Tur esošās šūnas reaģē uz arteriālo asiņu skābekļa parciālā spiediena kritumu un pa nervu nosūta signālu smadzeņu stumbram.

Šī atbilde ir slieksnim pakļauta. Neliels skābekļa līmeņa kritums elpošanu gandrīz nemaina, un tikai ievērojams kritums izraisa jūtamu elpošanas paātrināšanos un padziļināšanos. Tieši tāpēc cilvēks, kuram skābekļa līmenis pakāpeniski pazeminās, ilgi var nejust aizdusu.

Ikdienā elpošanu daudz precīzāk vada oglekļa dioksīda līmenis, ko uztver centrālie ķīmijreceptori iegarenajās smadzenēs. Skābekļa vadītā elpošana ir rezerves mehānisms, kas ieslēdzas tad, kad situācija jau kļuvusi nopietna.

Vienlaikus ar elpošanu aktivējas simpātiskā nervu sistēma. Paātrinās sirdsdarbība, palielinās sirds izsviede, un asinsrite tiek pārdalīta: ādas, nieru un zarnu asinsvadi sašaurinās, bet smadzeņu un sirds asinsvadi paplašinās.

Šī pārdale ir loģiska, jo smadzenes un sirds hipoksiju panes vissliktāk. Tomēr tai ir cena: ilgstoša nieru un zarnu asinsapgādes samazināšana pati par sevi rada bojājumu, un tieši tas notiek smagā šokā.

Plaušās notiek pretējais, un tā ir viena no organisma interesantākajām izņēmuma reakcijām. Tur, kur alveolās ir maz skābekļa, plaušu artēriju zariņi sašaurinās un novirza asinis uz labāk ventilētām plaušu daļām. Vietējā mērogā tas ir gudrs risinājums, bet, ja skābekļa trūkst visās plaušās, piemēram, kalnos vai smagas plaušu slimības gadījumā, sašaurinās visi zari reizē, ceļas spiediens plaušu artērijā un ar laiku pārslogojas sirds labais kambaris.

• Sirdsdarbības paātrināšanās un izsviedes pieaugums.
• Asinsrites pārdale par labu smadzenēm un sirdij.
• Ādas asinsvadu sašaurināšanās, tāpēc āda kļūst bāla un vēsa.
• Plaušu asinsvadu sašaurināšanās, kas uzlabo ventilācijas un asinsrites atbilstību.
• Liesas saraušanās dažiem cilvēkiem, kas īslaicīgi palielina eritrocītu skaitu asinsritē.

Šūnas iekšienē skābekļa daudzumu uztver ferments, kas noteiktu olbaltumvielu ķīmiski pārveido tikai tad, ja skābekļa ir pietiekami. Šo olbaltumvielu sauc par hipoksijas inducējamo faktoru. Normālos apstākļos tā tiek iezīmēta iznīcināšanai un ātri sadalās.

Kad skābekļa trūkst, ferments nestrādā, faktors netiek iznīcināts, uzkrājas un nonāk kodolā, kur ieslēdz veselu gēnu grupu. Rezultātā palielinās eritropoetīna ražošana nierēs, jaunu asinsvadu augšanas faktoru izdale un glikolīzes fermentu daudzums.

Tieši par šī mehānisma atklāšanu 2019. gadā tika piešķirta Nobela prēmija fizioloģijā un medicīnā. Atklājumam ir plaša praktiska nozīme, jo to pašu ceļu izmanto audzēji, lai nodrošinātu sev asinsapgādi, un uz to vērstas gan onkoloģiskās, gan anēmijas ārstēšanas zāles.

Ja skābekļa trūkums ilgst dienas un nedēļas, sākas pielāgošanās, ko vislabāk pēta kalnos. Eritropoetīna ietekmē kaulu smadzenēs palielinās eritrocītu ražošana, un asinīs pieaug hemoglobīna daudzums.

Eritrocītos palielinās arī vielas, kas maina hemoglobīna afinitāti pret skābekli tā, lai audos skābeklis atdotos vieglāk. Audos savukārt palielinās kapilāru blīvums un mainās mitohondriju darbs.

Pielāgošanās nav bezmaksas. Pārāk liels eritrocītu skaits sabiezina asinis un palielina trombu risku, bet ilgstoša plaušu asinsvadu sašaurināšanās noved pie plaušu hipertensijas. Tieši tāpēc hroniska hipoksija, piemēram, neārstētas miega apnojas vai smagas plaušu slimības gadījumā, ar laiku bojā sirdi.

1. Pirmās stundas: elpošanas paātrināšanās un sirdsdarbības pieaugums.
2. Pirmās dienas: nieres pielāgo skābju un sārmu līdzsvaru pastiprinātajai elpošanai.
3. Dienu laikā: eritropoetīna izdale palielinās un kaulu smadzenes sāk aktīvāku eritrocītu ražošanu.
4. Nedēļu laikā: pieaug hemoglobīna daudzums un audu kapilāru blīvums.
5. Ilgtermiņā: mainās muskuļu vielmaiņa un skābekļa izmantošanas efektivitāte.

Simptomi atkarīgi no tā, cik strauji tā attīstās. Strauja hipoksija rada aizdusu, sirdsklauves, nemieru, sliktu koncentrēšanos, reiboni un galu galā samaņas zudumu. Lēna hipoksija var gadiem izpausties tikai ar nogurumu, slodzes nepanesību, galvassāpēm no rīta un koncentrēšanās grūtībām.

Zilgana ādas un lūpu krāsa jeb cianoze ir vēla pazīme, nevis agrīna. Tā parādās tikai tad, kad pietiekami daudz hemoglobīna ir bez skābekļa, un smagas anēmijas gadījumā tā var neparādīties vispār, lai gan hipoksija ir smaga.

Neatliekami jāsauc ātrā palīdzība, ja cilvēkam ir smags elpas trūkums miera stāvoklī, zilganas lūpas, apjukums, nespēja pateikt veselu teikumu vienā elpas vilcienā vai samaņas traucējumi. Pakāpeniski pieaugoša slodzes nepanesība un rīta galvassāpes ir iemesls plānveida vizītei pie ģimenes ārsta.

Vienkāršākais izmeklējums ir pulsa oksimetrija, kurā uz pirksta uzliktā sensora gaisma nosaka, cik liela hemoglobīna daļa ir piesātināta ar skābekli. Tas ir ātri, nesāpīgi un pieejami, bet metodei ir robežas.

Precīzāku informāciju sniedz arteriālo asiņu gāzu analīze, kas parāda skābekļa un oglekļa dioksīda parciālo spiedienu un skābju un sārmu līdzsvaru. Audu līmeņa skābekļa trūkumu netieši norāda paaugstināts laktāta līmenis.

Papildus vērtē hemoglobīna līmeni, sirds un plaušu darbību, un miega laikā radušos hipoksiju izmeklē ar miega izmeklējumu. Ar hipoksijas cēloņa noskaidrošanu atkarībā no situācijas nodarbojas pulmonologs, kardiologs vai anesteziologs un reanimatologs.

• Pulsa oksimetrija: ātra, bet neprecīza sliktas perifērās asinsrites, ļoti aukstu roku vai kustību gadījumā.
• Arteriālo asiņu gāzu analīze: precīza, parāda arī oglekļa dioksīdu un pH.
• Laktāta līmenis: norāda uz audu skābekļa trūkumu.
• Pilna asins aina: atklāj anēmiju vai pārmērīgu eritrocītu skaitu.
• Miega izmeklējums: atklāj nakts hipoksijas epizodes.

Saindēšanās ar oglekļa monoksīdu ir stāvoklis, kurā parastais pulsa oksimetrs var rādīt gandrīz normālu rezultātu, lai gan cilvēks ir smagi hipoksisks. Iemesls ir tas, ka oglekļa monoksīds saistās ar hemoglobīnu un veido savienojumu, ko parastais sensors nespēj atšķirt no skābekļa nesošā hemoglobīna.

Papildu grūtību rada tas, ka āda šādā gadījumā parasti nav zilgana. Simptomi ir nespecifiski: galvassāpes, slikta dūša, nogurums, reibonis, un tos viegli noturēt par saindēšanos ar pārtiku vai vīrusu infekciju.

Tieši tāpēc aizdomas jārada apstākļiem, nevis mērījumam: bojāta krāsns vai gāzes iekārta, ģenerators telpās, vairāki cilvēki vienā mājoklī ar vienādām sūdzībām, kas uzlabojas ārpus mājas. Šādā gadījumā telpa nekavējoties jāatstāj un jāsauc palīdzība; tas ir viens no gadījumiem, kad pašam mērīt nav jēgas.