Гипоксическая легочная вазоконстрикция: механизмы и клиническое значение.
Hypoxic pulmonary vasoconstriction
Гипоксическая легочная вазоконстрикция (ГЛВ): механизм перераспределения кровотока в легких при низком уровне кислорода. Важна для газообмена, но опасна при высотной гипоксии.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Гипоксическое легочное сосудосужение (ГЛС), также известное как механизм Эйлера-Лильестранда, – это физиологический феномен, при котором мелкие легочные артерии сужаются в условиях альвеолярной гипоксии (низкого парциального давления кислорода). Считается, что ГЛС является основным механизмом, обеспечивающим соответствие вентиляции и перфузии, перенаправляя кровоток из плохо вентилируемых участков легких в хорошо вентилируемые. Этот процесс может показаться неинтуитивным, поскольку теоретически низкий уровень кислорода мог бы стимулировать увеличение кровотока в легкие для усиления газообмена. Однако цель ГЛС – региональное распределение кровотока для повышения общей эффективности газообмена между воздухом и кровью. В то время как поддержание соотношения вентиляции/перфузии при региональной обструкции воздушного потока полезно, ГЛС может быть вредным при глобальной альвеолярной гипоксии, возникающей при воздействии больших высот, где ГЛС вызывает значительное увеличение общего сосудистого сопротивления легочной артерии и легочного артериального давления, что потенциально может привести к легочной гипертензии и отеку легких. Ингибировать ГЛС могут следующие факторы: повышенная сердечная производительность, гипокапния, гипотермия, ацидоз/алкалоз, повышенное сосудистое сопротивление легочной артерии, ингаляционные анестетики, блокаторы кальциевых каналов, положительное давление в конце выдоха (PEEP), высокочастотная вентиляция легких (HFV), изопротеренол, оксид азота и вазодилататоры.
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.
Молекулярный механизм
Классическое объяснение легочной гипертензии, вызванной гипоксией (ЛГГ), включает ингибирование гипоксия-чувствительных калийных каналов, активируемых напряжением, в клетках гладкой мускулатуры легочной артерии, что приводит к деполяризации. Эта деполяризация активирует кальциевые каналы, зависимые от напряжения, что увеличивает внутриклеточную концентрацию кальция и активирует сократительный аппарат гладкой мускулатуры, вызывая, в свою очередь, вазоконстрикцию. Однако более поздние исследования выявили дополнительные ионные каналы и механизмы, способствующие развитию ЛГГ, такие как каналы TRPC6 (транзиторный рецепторный потенциал канонических 6) и TRPV4 (транзиторный рецепторный потенциал ванилоидных 4). Недавно было предложено, что гипоксия воспринимается на альвеолокапиллярном уровне, генерируя электрический сигнал, который передается в легочные артериолы через щелевые контакты в легочном эндотелии, вызывая ЛГГ. Это отличается от классического объяснения ЛГГ, которое предполагает, что гипоксия воспринимается непосредственно клеткой гладкой мускулатуры легочной артерии. Специализированные эпителиальные клетки (нейроэпителиальные тела), высвобождающие серотонин, предположительно, вносят вклад в гипоксическое сужение легочных вен.
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.
Высокогорный отек легких
Высокогорный альпинизм может вызывать лёгочную гипоксию из-за снижения атмосферного давления. Эта гипоксия вызывает вазоконстрикцию, которая в конечном итоге приводит к высокогорной лёгочной отёке (HAPE). По этой причине некоторые альпинисты берут с собой дополнительный кислород для предотвращения гипоксии, отёка и HAPE. Стандартное медикаментозное лечение дексаметазоном не устраняет гипоксию или последующую вазоконстрикцию, но стимулирует реабсорбцию жидкости в лёгких для устранения отёка. Кроме того, ряд исследований коренного населения, постоянно проживающего на больших высотах, в различной степени продемонстрировали притупление реакции лёгочной сосудистой системы на гипоксию.
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.