Роль хеморецепторов: как организм распознаёт гипоксию и гиперкапнию

Жизнь человека невозможна без постоянного контроля содержания кислорода и углекислого газа в крови. Даже небольшие отклонения этих показателей способны быстро нарушить работу мозга, сердца и других жизненно важных органов. Именно поэтому в организме существует сложная система химического контроля газового состава крови, основу которой составляют хеморецепторы.

Что такое хеморецепторы?

Хеморецепторы — это специализированные чувствительные клетки, способные определять изменения химического состава крови и спинномозговой жидкости. Их главная задача — непрерывно контролировать уровень кислорода, углекислого газа и кислотности среды, а затем передавать информацию в дыхательный центр продолговатого мозга.

Благодаря их работе организм способен автоматически увеличивать или уменьшать вентиляцию лёгких без участия сознания.

Виды хеморецепторов

Физиологически выделяют две основные группы:

1. центральные хеморецепторы;

2. периферические хеморецепторы.

Хотя обе системы регулируют дыхание, чувствительность и механизмы их работы существенно различаются.

Центральные хеморецепторы

Центральные хеморецепторы располагаются на вентральной поверхности продолговатого мозга рядом с дыхательным центром.

Они практически не реагируют непосредственно на содержание кислорода в крови. Главным стимулом для них является изменение концентрации углекислого газа через изменение кислотности спинномозговой жидкости.

Механизм достаточно прост.

Углекислый газ свободно проходит через гематоэнцефалический барьер и соединяется с водой:

CO? + H?O ? H?CO? ? H? + HCO??

Образующиеся ионы водорода уменьшают кислотность среды вокруг дыхательного центра. Именно повышение концентрации водородных ионов возбуждает центральные хеморецепторы.

В ответ дыхательный центр усиливает вентиляцию лёгких, что приводит к удалению избытка углекислого газа.

Таким образом именно центральные хеморецепторы являются главным регулятором вентиляции у здорового человека.

Они обеспечивают около 70–80 % всей дыхательной реакции на повышение углекислого газа.

Периферические хеморецепторы

Периферические хеморецепторы находятся значительно ближе к кровотоку.

Основными их локализациями являются:

* каротидные тельца в области бифуркации сонных артерий;

* аортальные тельца в дуге аорты.

Они непосредственно контактируют с артериальной кровью и способны быстро оценивать её состав.

Периферические хеморецепторы реагируют сразу на три параметра:

* снижение парциального давления кислорода;

* увеличение парциального давления углекислого газа;

* снижение кислотности крови.

Именно они являются единственными рецепторами, способными непосредственно воспринимать гипоксию.

Ответ на гипоксию

При снижении парциального давления кислорода в артериальной крови активность периферических хеморецепторов резко возрастает.

Особенно интенсивная стимуляция начинается при снижении давления кислорода менее примерно 60 мм ртутного столба.

В клетках каротидных телец гипоксия закрывает кислородзависимые калиевые каналы.

Это вызывает деполяризацию клеточной мембраны, открытие кальциевых каналов и высвобождение медиаторов, которые возбуждают афферентные нервные волокна.

Сигнал поступает в дыхательный центр продолговатого мозга.

Возникает мощная компенсаторная реакция:

1. увеличивается частота дыхания;

2. возрастает глубина вдохов;

3. увеличивается минутная вентиляция лёгких;

4. повышается альвеолярная доставка кислорода;

5. снижается уровень углекислого газа.

Таким способом организм пытается максимально компенсировать кислородное голодание тканей.

Ответ на гиперкапнию

Повышение содержания углекислого газа является ещё более мощным стимулом для дыхания.

Первично реагируют центральные хеморецепторы.

Даже небольшое увеличение давления углекислого газа вызывает быстрое увеличение вентиляции лёгких.

Физиологический смысл этой реакции заключается в предотвращении развития дыхательного ацидоза.

Одновременно возбуждаются и периферические хеморецепторы, усиливая общий ответ дыхательной системы.

В результате:

- резко возрастает минутная вентиляция;

- усиливается выведение углекислого газа;

- кислотность крови возвращается к нормальным значениям.

Таким образом гиперкапния является наиболее сильным физиологическим стимулом дыхания.

Влияние хронической гиперкапнии

У пациентов с длительной хронической дыхательной недостаточностью ситуация меняется.

При хроническом повышении углекислого газа центральные хеморецепторы постепенно адаптируются к высоким концентрациям водородных ионов.

Почки увеличивают транспорт бикарбоната через гематоэнцефалический барьер, нормализуя кислотность спинномозговой жидкости.

В результате чувствительность центральных рецепторов снижается.

Главным стимулом дыхания становится уже не гиперкапния, а гипоксия.

Именно поэтому чрезмерная оксигенотерапия у больных с хронической гиперкапнией способна уменьшить дыхательный стимул и привести к дальнейшему накоплению углекислого газа.

По этой причине кислород таким пациентам назначают осторожно, с контролем газового состава крови и целевых значений насыщения гемоглобина кислородом.

Значение хеморецепторов в реанимации

Для врача анестезиолога-реаниматолога понимание работы хеморецепторов имеет огромное практическое значение.

Их функции определяют:

- самостоятельное восстановление дыхания после наркоза;

- реакцию пациента на гиповентиляцию;

- особенности вентиляции при хронической дыхательной недостаточности;

- переносимость гипоксии;

- выбор целей оксигенотерапии;

- интерпретацию газового состава крови;

- управление параметрами искусственной вентиляции лёгких.

Нарушение работы этой системы может приводить к тяжёлой дыхательной недостаточности и быстрому развитию жизнеугрожающих нарушений кислотно-основного состояния.

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: