Өкпелік гипоксиялық вазоконстрикция: механизмдері мен маңызы
Hypoxic pulmonary vasoconstriction
Өкпелік гипоксиялық вазоконстрикция (HPV) – қан ағынын жақсы желдетілген өкпе бөліктеріне бағыттайтын механизм. Биіктікте өкпе гипертензиясына әкелуі мүмкін.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Гипоксиялық өкпе тамырларының тарылуы (ГПТ), сондай-ақ Эйлер-Лилъестранд механизмі деп аталады, – бұл альвеолярлық гипоксия (төмен оттегі деңгейі) кезінде кішкентай өкпе артерияларының тарылуымен сипатталатын физиологиялық құбылыс. ГПТ қан ағынын нашар желдетілген өкпе аймақтарынан жақсы желдетілген өкпе аймақтарына қайта бағыттайды, осылайша желдету/перфузия сәйкестігінің негізгі механизмі болып саналады. Бұл процесс алғашқыда интуицияға қайшы сияқты көрінуі мүмкін, себебі төмен оттегі деңгейі теориялық тұрғыдан газ алмасуды арттыру үшін өкпеге қан ағымын арттыруға ынталандыруы мүмкін. Алайда, ГПТ-нің мақсаты – ауа мен қан арасындағы газ алмасудың жалпы тиімділігін арттыру үшін қан ағынын аймақтық түрде бөлу. Ауа ағынының аймақтық бұзылуы кезінде желдету/перфузия қатынасын сақтау пайдалы болғанымен, ГПТ биік тауларда кездесетін жаһандық альвеолярлық гипоксия кезінде зиянды болуы мүмкін, онда ГПТ жалпы өкпе тамырларының қарсылығын және өкпе артериялық қысымын айтарлықтай арттырады, бұл өкпе гипертензиясына және өкпе ісінуіне әкелуі мүмкін. ГПТ-ны тежеуге қабілетті бірнеше факторлар бар, оларға жүрек шығысының артуы, гипокапния, гипотермия, ацидоз/алкалоз, өкпе тамырларының қарсылығының артуы, ингаляциялық анестетиктер, кальций арналарын блокадалайтын препараттар, оң экспираторлық қысым (PEEP), жоғары жиілікті желдету (ЖЖЖ), изопротеренол, азот оксиді және тамыр кеңейткіштер жатады.
Hypoxic pulmonary vasoconstriction (HPV), also known as the Euler Liljestrand mechanism, is a physiological phenomenon in which small pulmonary arteries constrict in the presence of alveolar hypoxia (low oxygen levels). By redirecting blood flow from poorly ventilated lung regions to well ventilated lung regions, HPV is thought to be the primary mechanism underlying ventilation/perfusion matching. The process might initially seem counterintuitive, as low oxygen levels might theoretically stimulate increased blood flow to the lungs to increase gas exchange. However, the purpose of HPV is to distribute bloodflow regionally to increase the overall efficiency of gas exchange between air and blood. While the maintenance of ventilation/perfusion ratio during regional obstruction of airflow is beneficial, HPV can be detrimental during global alveolar hypoxia which occurs with exposure to high altitude, where HPV causes a significant increase in total pulmonary vascular resistance, and pulmonary arterial pressure, potentially leading to pulmonary hypertension and pulmonary edema. Several factors inhibit HPV including increased cardiac output, hypocapnia, hypothermia, acidosis/alkalosis, increased pulmonary vascular resistance, inhaled anesthetics, calcium channel blockers, positive end expiratory pressure (PEEP), high frequency ventilation (HFV), isoproterenol, nitric oxide, and vasodilators.
Молекулалық механизм
HPV-нің классикалық түсіндірмесі өкпе артериясының тегіс бұлшық еттеріндегі гипоксияға сезімтал, вольтажға тәуелді калий арналарының тежелуімен байланысты, бұл деполяризацияға алып келеді. Бұл деполяризация вольтажға тәуелді кальций арналарын белсендіреді, бұл жасуша ішіндегі кальцийдің артуына және тегіс бұлшық еттің жиырылу механизмін белсендіруге себеп болады, нәтижесінде тамырлар тартылады. Дегенмен, кейінгі зерттеулер HPV-ға үлес қосатын қосымша иондық арналар мен механизмдерді көрсетті, мысалы, уақытша рецепторлық потенциал каноникалық 6 (TRPC6) арналары және уақытша рецепторлық потенциал ванилоидты 4 (TRPV4) арналары. Соңғы уақыттарда гипоксияның альвеолалық/капиллярлық деңгейде сезіліп, өкпе эндотелийіндегі жарықшалар арқылы өкпе артериолаларына электр сигналы жеткізіліп, HPV-ды тудыратыны ұсынылды. Бұл HPV-ның классикалық түсіндірмесімен қарама-қайшы келеді, ол гипоксияның өкпе артериясының тегіс бұлшық еттерінде сезілетінін болжайды. Серотонинді бөліп шығаратын арнайы эпителий жасушалары (нейроэпителий денелері) гипоксиялық өкпе веноконстрикциясына үлес қосады деп есептеледі.
The classical explanation of HPV involves inhibition of hypoxia sensitive voltage gated potassium channels in pulmonary artery smooth muscle cells leading to depolarization. This depolarization activates voltage dependent calcium channels, which increases intracellular calcium and activates smooth muscle contractile machinery which in turn causes vasoconstriction. However, later studies have reported additional ion channels and mechanisms that contribute to HPV, such as transient receptor potential canonical 6 (TRPC6) channels, and transient receptor potential vanilloid 4 (TRPV4) channels. Recently it was proposed that hypoxia is sensed at the alveolar/capillary level, generating an electrical signal that is transduced to pulmonary arterioles through gap junctions in the pulmonary endothelium to cause HPV. This contrasts with the classical explanation of HPV which presumes that hypoxia is sensed at the pulmonary artery smooth muscle cell itself. Specialized epithelial cells (neuroepithelial bodies) that release serotonin have been suggested to contribute to hypoxic pulmonary venoconstriction.
Жоғары биіктіктегі өкпе ішегі
Биіктіктегі альпинизм атмосфералық қысымның төмендеуіне байланысты өкпе гипоксиясын тудырады. Бұл гипоксия қан тамырларын тарылтады, нәтижесінде биіктіктегі өкпе ісігі (БӨІ) пайда болады. Осы себепті, кейбір альпинистер гипоксияны, ісікті және БӨІ-ді болдырмау үшін қосымша оттегі алып жүреді. Дексаметазонмен жүргізілетін стандартты ем гипоксияны немесе одан туындайтын қан тамырларының тарылуын өзгерте алмайды, бірақ өкпедегі сұйықтықты қайта сіңіруді күшейтеді, соның арқасында ісік қайтады. Сонымен қатар, биік тауларда тұратын жергілікті халық арасында жүргізілген бірнеше зерттеулер HPV жауабының әртүрлі деңгейде баяулауын көрсетті.
High altitude mountaineering can induce pulmonary hypoxia due to decreased atmospheric pressure. This hypoxia causes vasoconstriction that ultimately leads to high altitude pulmonary edema (HAPE). For this reason, some climbers carry supplemental oxygen to prevent hypoxia, edema, and HAPE. The standard drug treatment of dexamethasone does not alter the hypoxia or the consequent vasoconstriction, but stimulates fluid reabsorption in the lungs to reverse the edema. Additionally, several studies on native populations remaining at high altitudes have demonstrated to varying degrees the blunting of the HPV response.