Прогресс в лечении нейропатии Лебера
В результате долгих исследований ученых из института Сириус удалось разработать уникальный препарат для лечения нейропатии Лебера. Этот препарат основан на генной терапии и позволяет бороться с причиной болезни на молекулярном уровне.
Новый метод лечения
Новый метод лечения нейропатии Лебера заключается в том, что специальные препараты доставляют в больные клетки исправленную версию гена, замещая мутацию, которая приводит к разрушению сетчатки и их нейронов. Это позволяет восстановить работу зрительного нерва и избавиться от последствий болезни.
Особенности генной терапии
Однако, генная терапия для нейропатии Лебера оказывается сложной задачей из-за необходимости передачи исправленного гена в митохондрии, а не в ядерный геном. Это делает процесс более сложным и требует дополнительных исследований для успешного лечения.
Перспективы для пациентов
С появлением новых методов генной терапии у пациентов, страдающих от нейропатии Лебера, появляется шанс на выздоровление. Уникальный препарат, разработанный учеными Сириуса, открывает новые перспективы для лечения этого редкого генетического заболевания.
Подведем итог:
- Нейропатия Лебера – редкое наследственное заболевание глаз
- Генная терапия позволяет корректировать мутации, приводящие к разрушению зрительного нерва
- Ученые из института Сириус разработали уникальный препарат для лечения этого заболевания
Таким образом, благодаря современным методам лечения у пациентов с нейропатией Лебера появляется шанс на выздоровление и сохранение зрения.
Генная терапия: новый взгляд на лечение нейропатии Лебера
В 2002 году решение этой проблемы University of Miami, разработав технологию аллотропической экспрессии. При таком подходе белок синтезируется не в митохондриях, а в ядре, откуда потом к ним транспортируется.
Клинические испытания и результаты
В 2016 году первые клинические испытания генной терапии против нейропатии Лебера. В целом они оказались успешными, продемонстрировав безопасность терапии, но лечение не всегда было эффективным, рассказал научный руководитель направления Генная терапия Научного центра трансляционной медицины Университета Сириус Александр Карабельский.
У некоторых пациентов повысилась острота зрения, но, к сожалению, лечение помогало не всем. Причины понять сложно. Возможно, это связано с недостаточным уровнем синтеза белка либо с неэффективной его доставкой в митохондрии после экспрессии гена в ядре либо с чем-то еще, — отметил он.
Новые подходы и разработки
Тогда в Университете Сириус решили опробовать собственные генетические конструкции для эффективной доставки гена в митохондриальную мембрану. Для этого использовали аденоассоциированные . В итоге команда под руководством Александра Карабельского предложила решение, которое лишено минусов других препаратов.
Результаты и перспективы
Разработанный российскими учеными прототип препарата тоже для аллотопической экспрессии гена ND4. Одна из предложенных генетических конструкций, а также вирусный вектор оказались эффективными, показав значительное снижение уровней АФК и внутриклеточного кальция. По словам исследователей, прототип потенциально более эффективен, чем другие препараты, и может дать шанс на излечение многим больным.
Конечно, разработка генотерапевтических препаратов — долгий и трудоемкий процесс, но Александр Карабельский и его команда намерены добиться результата как можно скорее. Примечательно, что одним из разработчиков стал выпускник первой программы магистратуры Университета Сириус, поступивший после этого в аспирантуру, Евгений Лапшин. Преемственность в действии.
Заключение
Университет Сириус выпустил первых магистров: каждый четвертый — с красным дипломом
Следующая статья
Нейросеть не позволит украсть деньги с вашей карты
30 мая 2023
Автор: Максим Климов
Прочтение: 2 минуты
- ТРАНСПОРТ ГАЗОВ
- РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ
Под дыхательным центром следует понимать совокупность нейронов специфических (дыхательных) ядер продолговатого мозга, способных генерировать дыхательный ритм.
Регуляция дыхания в организме
Важность дыхательного центра
В нормальных (физиологических) условиях дыхательный центр получает афферентные сигналы от периферических и центральных хеморецепторов, сигнализирующих соответственно о парциальном давлении О2 в крови и концентрации Н+ во внеклеточной жидкости мозга.
Регуляция во время бодрствования
В период бодрствования деятельность дыхательного центра регулируется дополнительными сигналами, исходящими из различных структур ЦНС. Речь (пение) может в значительной степени отклонить от нормального уровень газов крови, даже снизить реакцию дыхательного центра на гипоксию или гиперкапнию.
Управление дыханием
Ритмическая последовательность вдоха и выдоха, а также изменение характера дыхательных движений в зависимости от состояния организма регулируются дыхательным центром, расположенным в продолговатом мозге.
Группы нейронов
В дыхательном центре имеются две группы нейронов: инспираторные и экспираторные. При возбуждении инспираторных нейронов, обеспечивающих вдох, деятельность экспираторных нервных клеток заторможена, и наоборот.
Основные функции дыхательного центра
Дыхательный центр выполняет две основные функции в системе дыхания: моторную, или двигательную, которая проявляется в виде сокращения дыхательных мышц, и гомеостатическую, связанную с изменением характера дыхания при сдвигах содержания О2 и СО2 во внутренней среде организма.
Информация о диафрагмальном нерве
Образуют диафрагмальный нерв. Нейроны расположены узким столбом в медиальной части вентральных рогов от С. Диафрагмальный нерв состоит из 700—800 миелинизированных и более 1500 немиелинизированных волокон. Подавляющее количество волокон является аксонами мотонейронов, а меньшая часть представлена афферентными волокнами мышечных и сухожильных веретен, локализованных в диафрагме, а также рецепторов плевры, брюшины и свободных нервных окончаний самой диафрагмы.
Иннервация дыхательных мышц
Мотонейроны сегментов спинного мозга, иннервирующие дыхательные мышцы, находятся вблизи латерального края промежуточной зоны серого вещества. Инспираторные нейроны, участвующие в регуляции активности межреберных и диафрагмальных мотонейронов, расположены в верхней части моста головного мозга.
В конечном итоге, дыхательный центр играет критическую роль в поддержании нормального дыхания и коррекции его ритма и глубины в зависимости от потребностей организма.
Регуляция дыхания и мышечной активности
Мотонейроны, иннервирующие межреберные мышцы, локализованы в сером веществе передних рогов на уровне от . Причем одни нейроны регулируют преимущественно дыхательную, а другие — преимущественно позно-тоническую активность межреберных мышц.
Мотонейроны, иннервирующие мышцы брюшной стенки, локализованы в пределах вентральных рогов спинного мозга на уровне
Генерация дыхательного ритма
Спонтанная активность нейронов дыхательного центра начинает появляться к концу периода внутриутробного развития. Об этом свидетельствуют периодически возникающие ритмические сокращения мышц вдоха у плода. Существует доказательство того, что возбуждение дыхательного центра у плода возникает благодаря пейсмекерным свойствам сети дыхательных нейронов продолговатого мозга.
Фазы дыхательного цикла
Дыхательный цикл подразделяют на фазу вдоха и фазу выдоха. Двум фазам внешнего дыхания соответствуют три фазы активности нейронов дыхательного центра продолговатого мозга:
- Инспираторная
- Постинспираторная
- Экспираторная
Активность мышц в течение дыхательного цикла
Активность дыхательных мышц в течение трех фаз нейронной активности дыхательного центра изменяется следующим образом:
- Инспирация: мышечные волокна диафрагмы и наружных межреберных мышц увеличивают силу сокращения.
- Постинспирация: контролируемая экспирация, медленное расслабление диафрагмы и сокращение мышц гортани.
- Экспирация: активная экспирация, сужение голосовой щели для увеличения сопротивления воздушному потоку.
Этот механизм является важным для предотвращения спадения воздушных путей легких при резком увеличении скорости воздушного потока на выдохе.
Во вторую фазу выдоха, или фазу активной экспирации, экспираторный поток воздуха усиливается за счет сокращения внутренних межреберных мышц и мышц брюшной стенки. В эту фазу отсутствует электрическая активность диафрагмы и наружных межреберных мышц.
Регуляция деятельности дыхательного центра.
Регуляция деятельности дыхательного центра осуществляется с помощью гуморальных, рефлекторных механизмов и нервных импульсов, поступающих из вышележащих отделов головного мозга.
Специфическим регулятором активности нейронов дыхательного центра является углекислый газ, который действует на дыхательные нейроны непосредственно и опосредованно. В ретикулярной формации продолговатого мозга, вблизи дыхательного центра, а также в области сонных синусов и дуги аорты обнаружены хеморецепторы, чувствительные к углекислому газу. При увеличении напряжения углекислого газа в крови хеморецепторы возбуждаются, и нервные импульсы поступают к инспираторным нейронам, что приводит к повышению их активности.
Рефлекторная регуляция дыхания
Рефлекторная регуляция дыхания осуществляется благодаря тому, что нейроны дыхательного центра имеют связи с многочисленными механорецепторами дыхательных путей и альвеол легких и рецепторов сосудистых рефлексогенных зон. В легких человека находятся следующие типы механорецепторов:
ирритантные, или быстроадаптирующиеся, рецепторы слизистой оболочки дыхательных путей;
рецепторы растяжения гладких мышц дыхательных путей;
Рефлексы со слизистой оболочки полости носаРаздражение ирритантных рецепторов слизистой оболочки полости носа, например табачным дымом, инертными частицами пыли, газообразными веществами, водой вызывает сужение бронхов, голосовой щели, брадикардию, снижение сердечного выброса, сужение просвета сосудов кожи и мышц. Защитный рефлекс проявляется у новорожденных при кратковременном погружении в воду. У них возникает остановка дыхания, препятствующая проникновению воды в верхние дыхательные пути.
Рефлексы с глоткиМеханическое раздражение рецепторов слизистой оболочки задней части полости носа вызывает сильнейшее сокращение диафрагмы, наружных межреберных мышц, а следовательно, вдох, который открывает дыхательный путь через носовые ходы (аспирационный рефлекс). Этот рефлекс выражен у новорожденных.
Рефлексы с гортани и трахеи.Многочисленные нервные окончания расположены между эпителиальными клетками слизистой оболочки гортани и главных бронхов. Эти рецепторы раздражаются вдыхаемыми частицами, раздражающими газами, бронхиальным секретом, инородными телами. Все это вызывает кашлевой рефлекс, проявляющийся в резком выдохе на фоне сужения гортани и сокращение гладких мышц бронхов, которое сохраняется долгое время после рефлекса.
Кашлевой рефлекс является основным легочным рефлексом блуждающего нерва.
Рефлексы с рецепторов бронхиол.Многочисленные миелинизированные рецепторы находятся в эпителии внутрилегочных бронхов и бронхиол. Раздражение этих рецепторов вызывает гиперпноэ, бронхоконстрикцию, сокращение гортани, гиперсекрецию слизи, но никогда не сопровождается кашлем. Рецепторы наиболее чувствительны к трем типам раздражителей:
табачному дыму, многочисленным инертным и раздражающим химическим веществам;
повреждению и механическому растяжению дыхательных путей при глубоком дыхании, а также пневмотораксе, ателектазах, действии бронхоконстрикторов;
легочной эмболии, легочной капиллярной гипертензии и к легочным анафилактическим феноменам.
В альвеолярных перегородках в контакте с капиллярами находятся особые -рецепторы. Эти рецепторы особенно чувствительны к интерстициальному отеку, легочной венозной гипертензии, микроэмболии, раздражающим газам и ингаляционным наркотическимвеществам, фенилдигуаниду (при внутривенном введении этого вещества). Стимуляция -рецепторов вызывает вначале апноэ, затем поверхностное тахипноэ, гипотензию и брадикардию
Рефлекс Геринга — БрейераРаздувание легких у наркотизированного животного рефлекторно тормозит вдох и вызывает выдох. Перерезка блуждающих нервов устраняет рефлекс. Нервные окончания, расположенные в бронхиальных мышцах, играют роль рецепторов растяжения легких. Их относят к медленно адаптирующимся рецепторам растяжения легких, которые иннервируются миелинизированными волокнами блуждающего нерва.
Рефлекс Геринга — Брейера контролирует глубину и частоту дыхания. У человека он имеет физиологическое значение при дыхательных объемах свыше 1 л (например, при физической нагрузке). У бодрствующего взрослого человека кратковременная двусторонняя блокада блуждающих нервов с помощью местной анестезии не влияет ни на глубину, ни на частоту дыхания.
У новорожденных рефлекс Геринга — Брейера четко проявляется только в первые 3—4 дня после рождения.
Рецепторы суставов грудной клетки посылают импульсы в кору больших полушарий и являются единственным источником информации о движениях грудной клетки и дыхательных объемах.
Межреберные мышцы, в меньшей степени диафрагма, содержат большое количество мышечных веретен. Активность этих рецепторов проявляется при пассивном растяжении мышц, изометрическом сокращении и изолированном сокращении интрафузальных мышечных волокон. Рецепторы посылают сигналы в соответствующие сегменты спинного мозга. Недостаточное укорочение инспираторных или экспираторных мышц усиливает импульсацию от мышечных веретен, которые через -мотонейроны повышают активность -мотонейронов и дозируют таким образом мышечное усилие.
и Рсо2 в артериальной крови человека и животных поддерживается на достаточно стабильном уровне, несмотря на значительные изменения потребления О2 и выделение СО2. Гипоксия и понижение рН крови (ацидоз) вызывают усиление вентиляции (гипервентиляция), а гипероксия и повышение рН крови (алкалоз) — понижение вентиляции (гиповентиляция) или апноэ. Контроль за нормальным содержанием во внутренней среде организма О2, СО2 и рН осуществляется периферическими и центральными хеморецепторами.
Адекватным раздражителем для периферических хеморецепторов является уменьшение Ро2 артериальной крови, в меньшей степени увеличение Р и рН, а для центральных хеморецепторов — увеличение концентрации Н+ во внеклеточной жидкости мозга.
Артериальные (периферические) хеморецепторы. Периферические хеморецепторы находятся в каротидных и аортальных тельцах. Сигналы от артериальных хеморецепторов по синокаротидным и аортальным нервам первоначально поступают к нейронам ядра одиночного пучка продолговатого мозга, а затем переключаются на нейроны дыхательного центра. Ответ периферических хеморецепторов на понижение Рао2 является очень быстрым, но нелинейным. При Рао2 в пределах 80—60 мм рт.ст. (10,6—8,0 кПа) наблюдается слабое усиление вентиляции, а при Ра ниже 50 мм рт.ст. (6,7 кПа) возникает выраженная гипервентиляция.
Н крови только потенцируют эффект гипоксии на артериальные хеморецепторы и не являются адекватными раздражителями для этого типа хеморецепторов дыхания.
Центральные хеморецепторы. Окончательно не установлено местоположение центральных хеморецепторов. Исследователи считают, что такие хеморецепторы находятся в ростральных отделах продолговатого мозгавблизи его вентральной поверхности, а также в различных зонах дорсального дыхательного ядра.
Адекватным раздражителем для центральных хеморецепторов является изменение концентрации Н* во внеклеточной жидкости мозга. Функцию регулятора пороговых сдвигов рН в области центральных хеморецепторов выполняют структуры гематоэнцефалического барьера, который отделяет кровь от внеклеточной жидкости мозга. Через этот барьер осуществляется транспорт О2, СО2 и Н+ между кровью и внеклеточной жидкостью мозга. Транспорт СО2 и Н+ из внутренней среды мозга в плазму крови через структуры гематоэнцефалического барьера регулируется с участием фермента карбоангидразы.
Дыхание при физической нагрузке
У тренированных людей при напряженной мышечной работе объем легочной вентиляции возрастает до 50—100 л/мин по сравнению с 5—8 л в состоянии относительного физиологического покоя. Повышение минутного объема дыхания при физической нагрузке связано с увеличением глубины и частоты дыхательных движений. При этом у тренированных людей, в основном, изменяется глубина дыхания, у нетренированных — частота дыхательных движений.
При физической нагрузке увеличивается концентрация в крови и тканях углекислого газа и молочной кислоты, которые стимулируют нейроны дыхательного как гуморальным путем, так и за счет нервных импульсов, поступающих от сосудистых рефлексогенных зон. Наконец, активность нейронов дыхательного центра обеспечивается потоком нервных импульсов, поступающих от клеток коры головного мозга, обладающих высокой чувствительностью к недостатку кислорода и к избытку углекислого газа.
Одновременно возникают приспособительные реакции в системе. Увеличиваются частота и сила сердечных сокращений, повышается артериальное давление, расширяются сосуды работающих мышц и суживаются сосуды других областей.
Таким образом, система дыхания обеспечивает возрастающие потребности организма в кислороде. Системы же кровообращения и крови, перестраиваясь на новый функциональный уровень, способствуют транспорту кислорода к тканям и углекислого газа к легким.
При физической нагрузке потребление О и продукция СО2 возрастают в среднем в 15—20 раз. Одновременно усиливается вентиляция и ткани организма получают необходимое количество О, а из организма выводится
Каждый человек имеет индивидуальные показатели внешнего дыхания. В норме частота дыхания варьирует от 16 до 25 в минуту, а дыхательный объем — от 2,5 до 0,5 л. При мышечной нагрузке разной мощности легочная вентиляция, как правило, пропорциональна интенсивности выполняемой работы и потреблению О тканями организма. У нетренированного человека при максимальной мышечной работе минутный объем дыхания не превышает 80 л*мин-1, а у тренированного может быть 120—150 л*мин-1 и выше. Кратковременное произвольное увеличение вентиляции может составлять 150—200 л*мин-1.
В момент начала мышечной работы вентиляция быстро увеличивается, однако в начальный период работы не происходит каких-либо существенных изменений рН и газового состава артериальной и смешанной венозной крови. Следовательно, в возникновении гиперпноэ в начале физической работы не участвуют периферические и центральные хеморецепторы как важнейшиечувствительные структуры дыхательного центра, чувствительные к гипоксии и к понижению рН внеклеточной жидкости мозга.
Уровень вентиляции секунды мышечной активности регулируется сигналами, которые поступают к дыхательному центру из гипоталамуса, мозжечка, лимбической системы и двигательной зоны коры большого мозга. Одновременно активность нейронов дыхательного центра усиливается раздражением проприоцепторов работающих мышц. Довольно быстро первоначальный резкий прирост вентиляции легких сменяется ее плавным подъемом до достаточно устойчивого состояния, или так называемого плато. В период «плато», или стабилизации вентиляции легких, происходит снижение Рао и повышение Расо2 крови, усиливается транспорт газов через аэрогематический барьер, начинают возбуждаться периферические и центральные хеморецепторы. В этот период к нейрогенным стимулам дыхательного центра присоединяются гуморальные воздействия, вызывающие дополнительный прирост вентиляции в процессе выполняемой работы. При тяжелой физической работе на уровень вентиляции будут влиять также повышение температуры тела, концентрация катехоламинов, артериальная гипоксия и индивидуально лимитирующие факторы биомеханики дыхания.
Кровь доставляет тканям кислород и уносит углекислый газ.
Движение газов из окружающей среды в жидкость и из жидкости в окружающую среду осуществляется благодаря разности их парциального давления. Газ всегда диффундирует из среды, где имеется высокое давление, в среду с меньшим давлением.
Транспорт кислорода кровью. Кислород в крови находится в двух состояниях: физическом растворении и в химической связи с гемоглобином. Гемоглобин образует с кислородом очень непрочное, легко диссоциирующее соединение – оксигемоглобин: 1г гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода. Максимальное количество кислорода, которое может быть связано 100 мл крови, – кислородная емкость крови (18,76 мл или 19 %).
Насыщение гемоглобина кислородом колеблется от 96 до 98%. Степень насыщения гемоглобина кислородом и диссоциация оксигемоглобина (образование восстановленного гемоглобина) не находятся в прямой пропорциональной зависимости от напряжения кислорода. Эти два процесса не являются линейными, а совершаются по кривой, которая получила название кривой связывания или диссоциации оксигемоглобина.
Диффузия газов через аэрогематический барьер
Основные этапы газопереноса
конвекционное поступление воздуха в воздухоносные пути и диффузия газов между воздухоносными путями и альвеолами (внешнее дыхание);
диффузия газов между альвеолами и кровью;
перенос газов кровью;
диффузия газов между капиллярной кровью и тканями;
внутреннее или тканевое дыхание.
Особенности диффузии кислорода и углекислого газа через легочную мембрану:
Газообмен в легких человека осуществляется на площади 50-90 м2. Толщина легочной мембраны 0,4-1,5 мкм. Газообмен через эту мембрану зависит от:
поверхности, через которую осуществляется диффузия;
градиента давления газов в альвеолах и крови;
В организме газообмен О2 и СО2 через альвеолярно-капиллярную мембрану происходит с помощью диффузии. Диффузия О2 и СО2 через аэрогематический барьер зависит от следующих факторов: вентиляции дыхательных путей; смешивания и диффузии газов в альвеолярных протоках и альвеолах; смешивания и диффузии газов через аэрогематический барьер, мембрану эритроцитов и плазму альвеолярных капилляров; химической реакции газов с различными компонентами крови, и наконец от перфузии кровью легочных капилляров.
Диффузия газов через альвеолярно-капиллярную мембрану легких осуществляется в два этапа. На первом этапе диффузионный перенос газов происходит по концентрационному градиенту через тонкий аэрогематический барьер, на втором — происходит связывание газов в крови легочных капилляров, объем которой составляет 80—150 мл, при толщине слоя крови в капиллярах всего 5—8 мкм и скорости кровотока около 0,1 мм*с-1. После преодоления аэрогематического барьера газы диффундируют через плазму крови в эритроциты.
Диффузионная способность легких зависит от:
– Количества газа, которое проходит через легочную мембрану за 1 мин при градиенте давления 1 мм рт. ст.
Для кислорода этот показатель составляет 25–З0 мл/мин мм рт. ст.
Эффективность газообмена в легких зависит от скорости кровотока. – Эритроцит проходит по капилляру за 0,6-1с
Для О2 диффузионная способность легких — это объем газа, переносимого из альвеол в кровь в минуту при градиенте альвеолярно-капиллярного давления газа 1 мм рт.ст. Согласно закону Фика, диффузионная способность мембраны аэрогематического барьера обратно пропорциональна ее толщине и молекулярной массе газа и прямо пропорциональна площади мембраны и в особенности коэффициенту растворимости О2 и СО2 в жидком слое альвеолярно-капиллярной мембраны.
Газообмен и транспорт О2
Транспорт О2 осуществляется в физически растворенном и химически связанном виде. Физические процессы, т. е. растворение газа, не могут обеспечить запросы организма в О2. Подсчитано, что физически растворенный О2 может поддерживать нормальное потребление О2 в организме (250 мл*мин-1), если минутный объем кровообращения составит примерно 83 л*мин-1 в покое. Наиболее оптимальным является механизм транспорта О2 в химически связанном виде.
Согласно закону Фика, газообмен О2 между альвеолярным воздухом и кровью происходит благодаря наличию концентрационного градиента О2 между этими средами. В альвеолах легких парциальное давление О2 составляет 13,3 кПа, или 100 мм рт.ст.,а в притекающей к легким венозной крови парциальное напряжение О2 составляет примерно 5,3 кПа, или 40 мм рт.ст. Давление газов в воде или в тканях организма обозначают термином «напряжение газов» и обозначают символами Ро2, Рс. Градиент О2 на альвеолярно-капиллярной мембране, равный в среднем 60 мм рт.ст., является одним из важнейших, но не единственным, согласно закону Фика, факторов начальной стадии диффузии этого газа из альвеол в кровь.
Транспорт О2 начинается в капиллярах легких после его химического связывания с гемоглобином
) способен избирательно связывать О2 и образовывать оксигемоглобин (НО2) в зоне высокой концентрации О2 в легких и освобождать молекулярный О2 в области пониженного содержания О2 в тканях. При этом свойства гемоглобина не изменяются и он может выполнять свою функцию на протяжении длительного времени.
Гемоглобин переносит О2 от легких к тканям. Эта функция зависит от двух свойств гемоглобина:
способности изменяться от восстановленной формы, которая называется дезоксигемоглобином, до окисленной (НО2) с высокой скоростью (полупериод 0,01 с и менее) при нормальном Рог в альвеолярном воздухе;
способности отдавать О2 в тканях (Н + О2) в зависимости от метаболических потребностей клеток организма.
Зависимость степени оксигенации гемоглобина от парциального давления Ог в альвеолярном воздухе графически представляется в виде кривой диссоциации оксигемоглобина, или сатурационной кривой. Плато кривой диссоциации характерно для насыщенной О2 (сатурированной) артериальной крови, а крутая нисходящая часть кривой — венозной, или десатурированной, крови в тканях.
На кривуюдиссоциации оксигемоглобина влияет:
•концентрация в эритроците 2,3-ДФГ.
На сродство кислорода к гемоглобину влияют различные метаболические факторы, что выражается в виде смещения кривой диссоциации влево или вправо. Сродство гемоглобина к кислороду регулируется важнейшими факторами метаболизма тканей: Ро2 , температурой и внутриклеточной концентрацией 2,3-дифосфоглицерата. Величина рН и содержание СО2 в любой части организма закономерно изменяют сродство гемоглобина к О2: уменьшение рН крови вызывает сдвиг кривой диссоциации соответственно вправо (уменьшается сродство гемоглобина к О2), а увеличение рН крови — сдвиг кривой диссоциации влево (повышается сродство гемоглобина к О2). Например, рН в эритроцитах на 0,2 единицы ниже, чем в плазме крови. В тканях вследствие повышенного содержания СО2 рН также меньше, чем в плазме крови. Влияние рН на кривую диссоциации оксигемоглобина называется «эффектом Бора».
Рост температуры уменьшает сродство гемоглобина к О2. В работающих мышцах увеличение температуры способствует освобождению О2. Уменьшение температуры тканей или содержания 2,3-дифосфоглицерата вызывает сдвиг влево кривой диссоциации оксигемоглобина (см. рис, Б).
Метаболические факторы являются основными регуляторами связывания О2 с гемоглобином в капиллярах легких, когда уровень рН и СО2 в крови повышает сродство гемоглобина к О2 по ходу легочных капилляров. В условиях тканей организма эти же факторы метаболизма понижают сродство гемоглобина к О2 и способствуют переходу оксигемоглобина в его восстановленную форму — дезоксигемоглобин. В результате О2 по концентрационному градиенту поступает из крови тканевых капилляров в ткани организма.
Поступление СО2 в легких из крови в альвеолы обеспечивается из следующих источников:
из СО2, растворенного в плазме крови (5—10%);
из гидрокарбонатов (80—90%); 3) из карбаминовых соединений эритроцитов (5—15%), которые способны диссоциировать.
Для СО2 коэффициент растворимости в мембранах аэрогематического барьера больше, чем для О2, и составляет в среднем 0,231 ммоль*л-1 кПа-1 поэтому СО2 диффундирует быстрее, чем . Это положение является верным только для диффузии молекулярного СО2. Большая часть СО2 транспортируется в организме в связанном состоянии в виде гидрокарбонатов и карбаминовых соединений, что увеличивает время обмена СО2, затрачиваемое на диссоциацию этих соединений.
В венозной крови, притекающей к капиллярам легких, напряжение СО2 составляет в среднем 46 мм рт.ст. (6,1 кПа), а в альвеолярном воздухе парциальное давление СО2 равно в среднем 40 мм рт.ст. (5,3 кПа), что обеспечивает диффузию СО2 из плазмы крови в альвеолы легких по концентрационному градиенту.
Диффузия СО2 из тканей в кровь. Обмен СО2 между клетками тканей с кровью тканевых капилляров осуществляется с помощью следующих реакций: 1) обмена С1- и НСО3- через мембрану эритроцита; 2) образования угольной кислоты из гидрокарбонатов; 3) диссоциации угольной кислоты и гидрокарбонатов (рис.).
Особенности транспорта углекислоты
угольная кислота (Н2СО3) – переноситься 7 % СО2;
бикарбонатний ион (НСО3-) – переноситься 70 % СО2;
карбогемоглобин (HНbCO2) – переноситься 23 % СО2.
В ходе газообмена СО2 между тканями и кровью содержание НСОз- в эритроците повышается и они начинают диффундировать в кровь. Для поддержания электронейтральности в эритроциты начнут поступать из плазмы дополнительно ионы С1- Наибольшее количество бикарбонатов плазмы крови образуется при участии карбоангидразы эритроцитов.
Карбаминовый комплекс СО2 с гемоглобином образуется в результате реакции СО2 с радикалом глобина. Эта реакция протекает без участия какого-либо фермента, т. е. она не нуждается в катализе. Реакция СО2 с Н приводит, во-первых, к высвобождению Н+; во-вторых, в ходе образования карбаминовых комплексов снижается сродство Н к О2. Эффект сходен с действием низкого рН. Как известно, в тканях низкое рН потенцирует высвобождение О2 из оксигемоглобина при высокой концентрации СО2 (эффект Бора). С другой стороны, связывание О2 гемоглобином снижает сродство его аминогрупп к СО2 (эффект Холдена).
Процесс выведения СО2 из крови в альвеолы легкого менее лимитирован, чем оксигенация крови. Это обусловлено тем, что молекулярный СО2 легче проникает через биологические мембраны, чем О2. По этой причине он легко проникает из тканей в кровь. К тому же карбоангидраза способствует образованию гидрокарбоната. Яды, которые ограничивают транспорт О2 (такие как СО, метгемоглобинобразующие субстанции — нитриты, метиленовый синий, ферроцианиды и др.) не действуют на транспорт СО2. Блокаторы карбоангидразы, например диакарб, которые используются нередко в клинической практике или для профилактики горной или высотной болезни, полностью никогда не нарушают образование молекулярного СО2. Наконец, ткани обладают большой буферной емкостью, но не защищены от дефицита О2. По этой причине нарушение транспорта О2 наступает в организме гораздо чаще и быстрее, чем нарушения газообмена СО2. Тем не менее при некоторых заболеваниях высокое содержание СО2 и ацидоз могут быть причиной смерти.
Биохимия Анатомия Гистология Шиза Микра Фарма
1. Болезнь Гирке, сопровождающаяся гипогликемией, лактацидозом, гипертриглицеридемией, является следствием дефицита фермента: 1) альдолазы 2) гексокиназы 3) глюкозо-6-фосфатазы 4) ТАГ-липазы 5) фосфоглюкомутазы
2. Главным путем обезвреживания аммиака в печени является: 1) образование аланина 2) образование аспарагина 3) образование солей аммония 4) орнитиновый цикл 5) цикл Кребса
3. Незаменимая аминокислота, которая гидроксилируется в составе коллагена с участием витамина С: 1) лизин 2) метионин 3) треонин 4) триптофан 5) фенилаланин
4. Образование моно- и диглюкуронидов билирубина катализирует фермент: 1) аминолевулинатсинтазу 2) аминотрансферазу 3) гемоксигеназу 4) УДФ-глюкуронилтрансферазу 5) ферроксидазу
5. При частых эпизодах гипергликемии в крови накапливается: 1) метгемоглобин 2) оксигемоглобин 3) HbA1c 4) HbF 5) HbS
6. Фермент, являющийся ключевым в реакциях синтеза холестерина: 1) гидроксиметилглутарил-SKoA-редуктаза 2) гипоксантин-гуанин-фосфорибозил-трансфераза 3) глутамат-оксалоацетат-аминотрансфераза 4) изоцитрат-дегидрогеназа 5) тиоредоксин-редуктаза
7. Болезнь Нимана-Пика обусловлена недостаточностью: 1) гликогенсинтазы 2) ГМГ-SКоА-редуктазы 3) липопротеинлипазы 4) сфингомиелиназы 5) фосфолипазы А2
8. Особенностью фетального гемоглобина является: 1) большее сродство к кислороду по сравнению с HbA 2) лучшее связывание с бифосфоглицератом 3) наличие двух субъединиц 4) появление в старческом возрасте 5) способность собираться в тяжи
9. Фетальный гемоглобин HbF состоит из: 1) 2-α и 2-β цепей 2) 2-α и 2-γ цепей 3) 2-α и 2-σ цепей 4) 2-β и 2-γ цепей 5) 2-β и 2-σ цепей
10. Скорость катаболизма коллагена отражает концентрация в моче: 1) гидроксипролина 2) десмозина 3) лизилальдегида 4) трипептида Gly-Pro-Ala 5) хондроитинсульфата
2)неконъюгированный (несвязанный, непрямой)
- холестерола и ЛПНП
14. Галактоземия обусловлена недостаточностью фермента: 1) галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы 2) гликогенсинтазы 3) глюкозо-1-фосфат-уридилтрансферазы 4) лактазы 5) сахаразы
15. Наследственная непереносимость фруктозы вызвана дефицитом: 1) глюкомутазы2) триозофосфатизомеразы 3) фосфофруктокиназы 4) фруктозо-1-фосфатальдолазы 5) фруктозо-6-фосфатазы
Симптомы и основные этапы лечения гипоксии
Мозг нуждается в постоянном запасе кислорода для нормального функционирования. Если снабжение кислородом прекращается даже на непродолжительное время (достаточно всего пары минут), работа мозга нарушается, и наступает его необратимое повреждение. Важно знать основные причины и симптомы гипоксии, чтобы сразу же распознать ее и начать лечение.
Кислородное голодание – это пониженное содержание кислорода в тканях мозга, вследствие чего человек теряет сознание примерно в течение 15 секунд. При этом повреждение мозга начинает развиваться через две-четыре минуты.
Кислород необходим для мозга, чтобы использовать глюкозу как основной источник энергии. Полное прекращение подачи кислорода называется церебральной аноксией. При частичном снабжении кислородом, но на уровне, который не достаточен для поддержания нормальной работы мозга, это состояние называется церебральной гипоксией. Это может быть опасно по многим причинам, основные последствия кислородного голодания так же различны: от возникновения головокружений до полной остановки сердца.
Причины гипоксии мозга
Все эти факторы полностью или частично перекрывают ток крови в область головного мозга, что приводит к нарушению работы клеток.
Чем опасно кислородное голодание
Когда мозг испытывает недостаток кислорода, последствия могут существенно различаться: от легких кратковременных симптомов, таких как головокружение или проблемы с концентрацией, до серьезных расстройств, включая нарушения зрения, речи и памяти как у взрослого человека, так и у ребенка.
Начальные эффекты гипоксии
Обычно организм реагирует на церебральную гипоксию увеличением притока крови к мозгу, чтобы восстановить нормальное поступление кислорода. Однако в этом случае увеличить кровоток возможно только в два раза, а если этого недостаточно для устранения гипоксии, функция мозга будет нарушена. Признаки кислородного голодания мозга у взрослого:
Симптомы длительной гипоксии
Какие отделы мозга наиболее уязвимы
Нервные клетки мозга особенно сильно нуждаются в энергии, поэтому чувствительны к недостатку кислорода. Хотя гипоксия может привести к повреждению клеток всего мозга, некоторые области более уязвимы, чем другие.
Последствия гипоксии мозга
Когда происходит прерывание кровотока, например, после остановки сердца, это может привести к повреждению. Обычно нарушается работа частей мозга, наиболее удаленных от мест пересечения трех основных артерий. Когда кровоток уменьшается, может наступать гибель тканей (инфаркт), аналогично тому, как это происходит при инсульте. Остаточные симптомы будут зависеть от тяжести церебральной гипоксии и от того, сколько необратимых повреждений произошло в мозге. Если была легкая или кратковременная нехватка кислорода, клетки могут быстро восстановиться до нормального или почти нормального состояния.
Тяжелое нарушение
Серьезная гипоксия головного мозга может иногда приводить к повреждению гипоталамуса и гипофиза. Это небольшие структуры в основании мозга, отвечающие за регулирование гормонов организма. Повреждение этих областей может привести к недостаточному или повышенному выделению одного или нескольких гормонов, что нарушает способность организма поддерживать стабильную внутреннюю среду (гомеостаз).
На ранних стадиях это может вызвать состояние, которое называется нейрогенным несахарным диабетом, для которого характерны повышенная жажда и чрезмерное производство разбавленной мочи.
Это связано с уменьшением секреции антидиуретического гормона вазопрессина. Эту проблему можно вылечить с помощью десмопрессина (синтетического антидиуретического гормона) и замены потерянной жидкости.
Церебральная гипоксия может вызвать отек мозга и усилить повреждения, сжимая мелкие кровеносные сосуды и прерывая местное кровоснабжение. Повреждение коры головного мозга, мозжечка и базальных ганглиев могут привести к слабости конечностей и нарушениям движения, равновесия и координации, а также могут возникать изменения мышечного тонуса. Повреждение базальных ганглиев может привести к непроизвольным движениям, включая тремор (дрожание), непроизвольные кривляния (атетоз) и короткие резкие взмахи (хорея).
6 последствий сотрясения мозга
Серьезные нарушения функций организма
Причин аноксии множество, поэтому лечение в большинстве случаев зависит от конкретных обстоятельств. Во всех случаях, когда удается быстро восстановить нормальное сердцебиение, кровяное давление и снабжение мозга кислородом, прогноз может быть благоприятным. Однако не стоит прибегать к народным средствам для лечения в домашних условиях.
Если утрачено сознание, человека лечат в реанимации с помощью препаратов, аппаратов ИВЛ и кислорода. После нормализации состояния врач оценивает, какой ущерб нанесла гипоксия тканям мозга, и делает назначение.
От чего зависит скорость восстановления
Принципы реабилитации после гипоксии такие же, как и при других видах повреждений мозга. Наиболее быстрое восстановление обычно происходит в первые шесть месяцев. Примерно через год становится ясно, какие признаки останутся с человеком надолго.
Стоит помнить, что лекарств, которые могут полностью восстановить поврежденный мозг, не существует. В этом случае необходимо постоянные занятия, физкультура и курсы лечебных мероприятий, похожие на восстановление после инсульта.
Как распознать его симптомы и что с этим делать
Болезни, стихийные бедствия, нестабильная общемировая обстановка заставляют многих чувствовать себя истощенными. И этому состоянию есть свое название.
Усталость от сострадания — это эмоциональное, умственное и физическое истощение, которое может возникнуть у тех, кто пропускает через себя беды и страдания других людей, их тяжелые эмоции и физические состояния.
Специалисты также называют это состояние вторичным шоком, или вторичным посттравматическим стрессовым расстройством. Люди, находящиеся рядом со страдающими — эмоционально или физически (или и то, и другое), могут поглощать эту эмоциональную энергию и таким образом реагировать на чужую травму.
Испытать этот тип усталости рискуют те люди, которые имеют определенные профессии, например, работают сиделками, медицинскими работниками, специалистами в области психического здоровья или соприкасающиеся с любыми ситуациями, связанными с сильными эмоциями.
Важно подчеркнуть, что люди, не относящиеся к этим профессиям, тоже могут испытывать это истощение. Усталость от сострадания становится более широкой проблемой, поскольку общество в целом регулярно подвергается значительным потрясениям и повторяющимся стрессам, в частности из-за потока негативной информации. При этом человек может настолько привыкнуть к негативу, что это лишит его способности испытывать искреннее сочувствие к происходящему вокруг.
Существуют определенные признаки и симптомы требующие внимания, чтобы противостоять эмоциональному истощению и сохранить способность сострадать в долгосрочной перспективе.
Причины усталости от сострадания
Подобная усталость возникает, когда человек постоянно растрачивает на других свои чувства, не имея возможности достаточно отдохнуть и восстановить силы. Ситуация ухудшается, если он переутомлен или не имеет адекватной подготовки к такого рода травмам (например, при работе с тяжелобольными или психологически травмированными людьми).
Специалисты советуют серьезно относиться к любым ощущениям собственного истощения. Дело в том, что зачастую люди не относятся к себе и своим проблемам столь же сочувственно, как к другим на фоне их несчастий. Однако важно не обесценивать своих проблем и заботиться о себе.
Крепкая основа: как быть сильной, когда родные мужчины под угрозой
Типы личности и усталость от сострадания
Люди с определенными чертами характера могут быть более подвержены риску усталости от сострадания, чем другие. Те, кто более эмпатичен, с большей вероятностью будут бороться с усталостью от сострадания, поскольку склонны поглощать стресс и страдания других.
Однако оптимистов тоже может поразить усталость от сострадания, потому что они просто не способны заметить, что становятся изнуренными.
Истощить свои нервные ресурсы могут и перфекционисты, работающие с людьми, потому что очень тяжело поддерживать свои внутренние ресурсы и поддерживать высокий уровень обслуживания без подзарядки.