Гипоксия: виды и последствия

12 ноября, 2026

12 минут

Клетка без кислорода в центре и четыре причины вокруг: лёгкие, кровь, сердце и тканевое дыхание — виды гипоксии

Рубрика: Физиология

Термины: Анемия Антиоксиданты Аритмия Витамин B12 (Цианокобаламин) Витамин B9 (Фолиевая кислота) Гемоглобин Гипербарическая оксигенация (ГБО) Гипоксически-ишемическая энцефалопатия (ГИЭ) Гликоген Глутамат Головная боль Дыхательная недостаточность (ДН) Железодефицитная анемия (ЖДА) Инсульт Инфаркт миокарда (ИМ) Ишемия Калий Кальций Кислород (O₂) Кровотечение Курение Лактат (молочная кислота) Лёгочная гипертензия (ЛГ) Местные анестетики Метгемоглобинемия Митохондрии Нейрон (нервная клетка) Нитраты Общий анализ крови (ОАК) Отравление Отравление цианидами Пневмония Препараты железа Пульсоксиметрия Реперфузионное повреждение Сепсис Сердечная недостаточность (СН; сердечно-сосудистая недостаточность) Сердечно-легочная реанимация (СЛР) Судороги Угарный газ ЭКГ (Электрокардиография) Эритроциты

Материалы SapiensMed не заменяют консультацию врача

Вы можете поделиться статьей или скачать ее в PDF формате

Здравствуйте, друзья! В нашем традиционном лонгриде поговорим о патологической гипоксии — кислородном голодании тканей, которое возникает при болезнях, травмах и отравлениях. Почему при угарном газе человек может быть розовым, а при анемии — бледным, хотя страдают оба? Что происходит в клетке, когда кислород заканчивается? И почему возвращение кислорода иногда само усиливает повреждение?

Мы разберём, какие бывают виды гипоксии в зависимости от того, на каком участке пути кислорода от воздуха до митохондрий произошёл сбой. Шаг за шагом проследим, как клетка теряет энергию, набухает и гибнет, и почему мозг, сердце и почки страдают первыми.

Отдельно обсудим, как врачи определяют вид гипоксии, на какое звено направлено каждое лечение — от кислорода до антидотов — и что помогает её предупредить. В конце статьи вас ждёт краткое резюме по каждому разделу статьи.

Часть 1. Как организм обеспечивает ткани кислородом в норме

Путь кислорода похож на конвейер: воздух поступает в лёгкие, кислород переходит в кровь, связывается с гемоглобином, кровь под действием сердца доставляет его к тканям, а там митохондрии используют его для производства энергии. На каждом этапе есть запас прочности: в покое ткани забирают лишь около четверти кислорода, который им приносит кровь¹².

При кратковременной нехватке кислорода организм включает защитные реакции: усиливает дыхание и работу сердца, перераспределяет кровоток к мозгу и сердцу, а при длительной — увеличивает выработку эритроцитов. Как работают эти механизмы, подробно рассказывает статья «Гипоксия: как организм реагирует на нехватку кислорода»¹.

Патологическая гипоксия начинается тогда, когда сбой на каком-либо этапе настолько велик или длителен, что защитные механизмы не справляются. Чтобы понять, что именно сломалось, удобно идти по конвейеру по порядку. О переносе газов кровью рассказывает статья «Транспорт кислорода и углекислого газа кровью»².

Часть 2. Что ломается: виды гипоксии и механизм повреждения клетки

2.1. Виды гипоксии по месту сбоя

В отечественной патофизиологии выделяют следующие типы гипоксии; в зарубежной литературе используется близкая, но более короткая классификация²³:

Экзогенная — мало кислорода во вдыхаемом воздухе: высокогорье, замкнутое помещение, неисправное дыхательное снаряжение.
Респираторная, или дыхательная, — лёгкие не насыщают кровь кислородом: пневмония, отёк лёгких, угнетение дыхания.
Циркуляторная — кровь насыщена, но доставляется медленно или не доходит: сердечная недостаточность, шок, закупорка артерии.
Гемическая, или кровяная, — мало гемоглобина или он не способен переносить кислород: анемия, отравление угарным газом, метгемоглобинемия.
Тканевая, или гистотоксическая, — кислород доставлен, но клетка не может его использовать: отравление цианидами, некоторые формы сепсиса.
Перегрузочная — потребность резко превышает доставку: например, судороги или чрезмерная нагрузка.
Смешанная — сочетание нескольких типов, как при тяжёлом шоке или массивной кровопотере.

Отдельно говорят о субстратной гипоксии, когда кислорода хватает, но нет «топлива» — например, глюкозы при тяжёлой гипогликемии. Клинически важно и деление по скорости: молниеносная развивается за секунды, острая — за минуты и часы, хроническая — месяцами³.

Таблица 1. Основные виды гипоксии и их особенности

Вид	Где сбой	Пример	Насыщение артериальной крови	Что устраняет причину
Экзогенная	Вдыхаемый воздух	Высокогорье	Снижено	Спуск, кислород
Дыхательная	Лёгкие	Пневмония, передозировка опиоидов	Снижено	Кислород, вентиляция, лечение болезни
Циркуляторная	Сердце и сосуды	Шок, инфаркт, тромбоз	Обычно в норме	Восстановление кровотока
Гемическая	Гемоглобин	Анемия, угарный газ	Норма по пульсоксиметру	Восстановление гемоглобина, антидоты, кислород
Тканевая	Митохондрии	Отравление цианидами	Норма, венозная кровь богата кислородом	Антидоты

2.2. Что происходит в клетке: первые минуты

Когда кислорода нет, митохондрии перестают производить АТФ — главную «энергетическую валюту» клетки. Клетка переключается на бескислородный гликолиз, который даёт мало энергии и образует молочную кислоту. Внутри клетки становится кисло, а в крови растёт лактат⁴².

Первым страдает натрий-калиевый насос — белок мембраны, который тратит до трети энергии клетки. Без АТФ он останавливается: натрий и вода входят внутрь, клетка и её органеллы набухают. На этой стадии повреждение обратимо — если кислород вернётся быстро, клетка восстановится. Общие закономерности описаны в статье «Повреждение клетки: как и почему гибнут клетки»⁴.

2.3. Точка невозврата

Если гипоксия продолжается, в клетку устремляется кальций. Он активирует ферменты, которые разрушают мембраны, белки и ДНК, а митохондрии повреждаются так, что уже не могут восстановиться. Лизосомы, «мусорные мешки» клетки, выпускают пищеварительные ферменты наружу. Клетка гибнет путём некроза, а часть клеток — путём апоптоза⁴⁵.

В мозге процесс ускоряется ещё одним механизмом — эксайтотоксичностью. Обесточенные нейроны выбрасывают много глутамата, который перевозбуждает соседей и открывает им путь для кальция. Поэтому нейроны гибнут быстрее всего: необратимые изменения при полной остановке кровотока начинаются уже через 4–6 минут⁴³.

2.4. Парадокс реперфузии

Казалось бы, если вернуть кровоток, всё наладится. Но при возобновлении кровотока в повреждённой ткани часть клеток гибнет именно в этот момент. Повреждённые митохондрии при встрече с кислородом выбрасывают массу свободных радикалов, а в ткань приходят клетки воспаления. Это называют реперфузионным повреждением. О свободных радикалах рассказывает статья «Окислительный стресс и антиоксидантная защита»⁵⁴.

Миф

Если ткань пострадала от нехватки кислорода, надо дать как можно больше кислорода, и чем дольше, тем лучше.

Факт

Кислород нужен при сниженной сатурации, но его избыток тоже вреден: он усиливает образование свободных радикалов и сужает сосуды. В исследованиях у тяжело больных избыточный кислород повышал смертность, поэтому его дозируют по целевым цифрам насыщения.

Часть 3. Причины и факторы риска

3.1. Частые причины

Самые распространённые причины гипоксии в жизни — болезни лёгких и сердца, анемия и нарушения кровообращения. Острые формы чаще всего вызывают остановка сердца, удушье, утопление, тяжёлое кровотечение, инсульт и инфаркт. О механизмах, которые выключают лёгкие из газообмена, рассказывает статья «Дыхательная недостаточность: виды и механизмы»²³.

3.2. Отравления

Угарный газ образуется при неполном сгорании топлива: неисправные печи и газовые колонки, пожары, работающий двигатель в закрытом гараже. Он без цвета и запаха, связывается с гемоглобином примерно в 200–250 раз прочнее кислорода и одновременно повреждает митохондрии. Поэтому отравление угарным газом сочетает гемическую и тканевую гипоксию⁶⁷.

Цианиды выделяются при горении пластмасс, синтетических тканей и поролона, поэтому при пожаре человек нередко отравляется и угарным газом, и цианидами одновременно. Цианид блокирует последний фермент дыхательной цепи митохондрий, и клетка не может использовать кислород, даже если его много⁸. Об общих закономерностях действия ядов рассказывает статья «Отравления: как яды действуют на организм».

Метгемоглобинемию вызывают некоторые местные анестетики, нитраты и нитриты, в том числе из загрязнённой колодезной воды, и ряд других веществ. Окисленное железо гема не переносит кислород, а оставшийся гемоглобин крепче держит кислород и хуже отдаёт его тканям⁹.

3.3. Кто в группе риска

Люди с хроническими болезнями лёгких и сердца, у которых резервы уже исчерпаны.
Люди с анемией, в том числе беременные и женщины с обильными менструациями.
Курильщики: у них постоянно повышено содержание гемоглобина, связанного с угарным газом.
Дети, беременные и пожилые люди — особенно чувствительны к угарному газу.
Жители домов с печным отоплением и газовыми колонками без исправной вентиляции.
Люди с атеросклерозом артерий сердца, мозга и ног.

Часть 4. Как механизм объясняет симптомы и последствия

4.1. Острая гипоксия

Мозг первым реагирует на нехватку кислорода. Сначала появляется своеобразная эйфория и потеря критики — человек не осознаёт опасности, это хорошо известно пилотам и альпинистам. Затем возникают головная боль, нарушение координации, сонливость, судороги, потеря сознания. Сердце отвечает учащением пульса, а затем аритмиями и замедлением ритма²³. Как устроен головной мозг, рассказывает статья «Всё, что вы хотели знать о головном мозге».

Цвет кожи зависит от вида гипоксии. При дыхательной гипоксии появляется синюшность, при анемии — бледность. При отравлении угарным газом кожа может быть розовой, но этот признак ненадёжен и встречается редко. При метгемоглобинемии кожа серо-синяя, а кровь в пробирке шоколадно-коричневая и не краснеет на воздухе⁶⁹.

Миф

При отравлении угарным газом человек всегда ярко-розовый, поэтому его легко узнать.

Факт

Ярко-вишнёвая окраска кожи встречается редко и чаще у погибших. Типичные признаки — головная боль, тошнота, слабость и головокружение, особенно если они одновременно появились у нескольких людей в одном помещении.

4.2. Хроническая гипоксия

Длительный недостаток кислорода проявляется утомляемостью, снижением памяти и внимания, одышкой при нагрузке. Организм отвечает компенсаторно: растёт количество эритроцитов, сужаются сосуды лёгких. Со временем это ведёт к густой крови, лёгочной гипертензии и перегрузке правых отделов сердца. У детей хроническая гипоксия замедляет рост и развитие²³.

4.3. Последствия для органов

Мозг — гипоксически-ишемическое повреждение с нарушением памяти, движений и сознания, вплоть до стойкого вегетативного состояния после остановки сердца.
Сердце — ишемия и инфаркт, аритмии, снижение сократимости.
Почки — острое повреждение канальцев и снижение выработки мочи.
Печень — гибель клеток в центре долек, наиболее удалённом от притока крови.
Кишечник — повреждение слизистой и проникновение бактерий в кровь.
Обмен веществ — лактатный ацидоз, то есть закисление крови молочной кислотой.

Особенно уязвимо сердце: даже в покое оно забирает из крови около 70% кислорода, и при сужении артерий ему нечем компенсировать дефицит. Об этом подробно рассказывает статья «Что такое ишемическая болезнь сердца и как она развивается»¹. Строение сердца и сосудов описывает статья «Всё, что вы хотели знать о сердечно-сосудистой системе».

После отравления угарным газом у части людей через дни и недели развиваются отсроченные неврологические нарушения: ухудшение памяти, изменения поведения, нарушения движений. Их риск выше при потере сознания и длительном воздействии газа⁶⁷.

Часть 5. Как выявляют гипоксию и её вид

5.1. Базовые исследования

Пульсоксиметрия — быстрая оценка насыщения гемоглобина кислородом.
Газы артериальной крови — давление кислорода и углекислого газа, кислотность.
Лактат крови — показатель того, что ткани перешли на бескислородный обмен.
Общий анализ крови — уровень гемоглобина.
Электрокардиограмма и маркеры повреждения сердечной мышцы.

5.2. Ловушки пульсоксиметра

Обычный пульсоксиметр различает только два вида гемоглобина — с кислородом и без него. Гемоглобин, связанный с угарным газом, он принимает за насыщенный кислородом и показывает нормальные 97–99% у тяжело отравленного человека. При метгемоглобинемии показания застывают около 85% независимо от реального насыщения. При анемии и циркуляторной гипоксии сатурация тоже может быть нормальной¹⁰⁹.

Поэтому при подозрении на отравление делают кооксиметрию — анализ крови на специальном приборе, который измеряет все формы гемоглобина. Высокий лактат при нормальной сатурации и необычно «красная» венозная кровь заставляют думать о тканевой гипоксии, например об отравлении цианидами⁷⁸.

ВАЖНО:

Нормальные цифры на пульсоксиметре не исключают гипоксию. Если в помещении с печью, газовой колонкой или после пожара у человека болит голова, тошнит, кружится голова — выведите его на свежий воздух и вызовите скорую помощь, даже если пульсоксиметр показывает 98%.

Часть 6. Принципы лечения: на какое звено действует каждое направление

6.1. Восстановить доставку

Лечение всегда направлено на звено, которое сломалось. При экзогенной и дыхательной гипоксии — кислород, поддержка вентиляции и лечение болезни лёгких. Кислород дозируют по целевой сатурации: обычно 94–98%, а при риске задержки углекислого газа — 88–92%¹¹¹².

При циркуляторной гипоксии главное — восстановить кровоток: открыть закупоренную артерию при инфаркте или инсульте, вернуть давление при шоке, а при остановке сердца немедленно начать сердечно-лёгочную реанимацию¹³. При гемической гипоксии из-за анемии лечат причину кровопотери и восполняют гемоглобин: препаратами железа, витамином B12 или фолиевой кислотой, а при тяжёлой острой анемии — переливанием эритроцитов¹⁴.

6.2. Антидоты при отравлениях

Названия приводятся в ознакомительных целях, лечение проводят только медики⁶⁷⁸⁹:

Угарный газ — максимальная концентрация кислорода через маску. На воздухе половина угарного газа уходит из крови за 4–5 часов, при дыхании чистым кислородом — примерно за час, в барокамере — ещё быстрее.
Гипербарическая оксигенация — дыхание кислородом под повышенным давлением в барокамере — обсуждается при тяжёлом отравлении угарным газом, потере сознания, у беременных.
Цианиды — специальные антидоты, например гидроксокобаламин, который связывает цианид.
Метгемоглобинемия — метиленовый синий, который возвращает железо гема в рабочее состояние.

6.3. Защита органов

После восстановления кровообращения важно не допустить вторичного повреждения: поддерживать нормальное давление, уровень глюкозы и углекислого газа, избегать как недостатка, так и избытка кислорода, предупреждать перегрев. У пациентов без сознания после остановки сердца контролируют температуру тела по протоколу реанимации¹³¹².

Миф

После тяжёлой гипоксии мозг восстанавливается быстро, если человек пришёл в сознание.

Факт

Восстановление после гипоксического повреждения мозга может занимать месяцы, а отсроченные нарушения памяти и поведения иногда появляются через несколько недель. Таким людям нужно наблюдение невролога и реабилитация.

Часть 7. Профилактика

7.1. Что снижает риск

Многие виды гипоксии предотвратимы. Отказ от курения уменьшает и хроническую гемическую гипоксию от угарного газа, и риск болезней лёгких и сердца. О том, как курение вредит сердцу и насколько этот вред обратим, рассказывает статья «Курение и сердце: какой вред и обратим ли он»⁶.

Датчики угарного газа в жилье с печами и газовыми приборами спасают жизни, а регулярная проверка дымоходов и вентиляции устраняет саму причину. Своевременное выявление анемии и лечение хронических болезней сердца и лёгких сохраняют запас прочности кислородного конвейера⁷¹⁴.

7.2. Пошаговый план профилактики гипоксии

01

Установите датчик угарного газа рядом со спальней, если в доме есть печь, котёл, камин или газовая колонка.

02

Ежегодно проверяйте дымоходы, вентиляцию и газовое оборудование.

03

Никогда не заводите двигатель автомобиля в закрытом гараже и не обогревайтесь газовой плитой.

04

Откажитесь от курения.

05

Сдавайте общий анализ крови хотя бы раз в год и лечите анемию.

06

Регулярно принимайте назначенное лечение при болезнях сердца и лёгких.

07

Пройдите курс первой помощи и освойте сердечно-лёгочную реанимацию.

08

В горах набирайте высоту постепенно.

Когда срочно нужно к врачу

Вызывайте скорую помощь, если появились:

Потеря сознания, судороги, спутанность сознания.

Головная боль, тошнота и слабость у нескольких человек в одном помещении.

Одышка в покое, синюшность губ и кожи.

Боль в груди, давящая или жгучая, дольше 5–10 минут.

Отравление дымом при пожаре, даже если самочувствие кажется хорошим.

Резкая бледность, холодный пот и обморок, особенно при кровотечении.

Краткое резюме

Кислород доставляется к тканям по цепочке: воздух, лёгкие, гемоглобин, кровоток, митохондрии. На каждом этапе есть запас прочности и защитные реакции, а патологическая гипоксия возникает, когда сбой слишком велик или длителен.

По месту сбоя гипоксию делят на экзогенную, дыхательную, циркуляторную, гемическую, тканевую, перегрузочную и смешанную. Без кислорода в клетке падает уровень АТФ, останавливается натрий-калиевый насос, клетка набухает и закисляется. Затем внутрь входит кальций, разрушаются мембраны и митохондрии, и клетка гибнет. В мозге процесс ускоряется глутаматом, поэтому нейроны повреждаются через 4–6 минут. Возвращение кровотока может само усилить повреждение за счёт свободных радикалов.

Частые причины — болезни лёгких и сердца, анемия, шок, а также отравления угарным газом, цианидами и веществами, образующими метгемоглобин. Острая гипоксия проявляется нарушением мышления, головной болью, потерей сознания, хроническая — утомляемостью, сгущением крови и лёгочной гипертензией. Сильнее всего страдают мозг, сердце, почки, печень и кишечник, а после отравления угарным газом возможны отсроченные нарушения памяти.

Пульсоксиметр показывает норму при угарном газе, анемии и циркуляторной гипоксии, поэтому нужны газы крови, лактат и кооксиметрия. Лечение направлено на сломанное звено: кислород и вентиляция при дыхательной гипоксии, восстановление кровотока при циркуляторной, восполнение гемоглобина при анемии, чистый кислород и барокамера при угарном газе, антидоты при цианидах и метгемоглобинемии. Избыток кислорода тоже вреден, поэтому его дозируют по целевой сатурации.

Профилактика — датчики угарного газа, исправные печи и газовые приборы, отказ от курения, лечение анемии и хронических болезней.

Источники

Hall J. E., Hall M. E. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. 14th edition. Elsevier. США, 2020.
Литвицкий П. Ф. Патофизиология: учебник. ГЭОТАР-Медиа. Россия, 2021.
Новицкий В. В., Уразова О. И. (ред.) Патофизиология: учебник в 2 томах. 5-е издание. ГЭОТАР-Медиа. Россия, 2018.
Kumar V., Abbas A. K., Aster J. C. Robbins Basic Pathology. 10th edition. Elsevier. США, 2018.
Kalogeris T., Baines C. P., Krenz M., Korthuis R. J. Cell biology of ischemia/reperfusion injury. International Review of Cell and Molecular Biology. США, 2012.
Weaver L. K. Carbon monoxide poisoning. The New England Journal of Medicine. США, 2009.
Hampson N. B., Piantadosi C. A., Thom S. R., Weaver L. K. Practice recommendations in the diagnosis, management, and prevention of carbon monoxide poisoning. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. США, 2012.
Hamel J. A review of acute cyanide poisoning with a treatment update. Critical Care Nurse. США, 2011.
Wright R. O., Lewander W. J., Woolf A. D. Methemoglobinemia: etiology, pharmacology, and clinical management. Annals of Emergency Medicine. США, 1999.
Jubran A. Pulse oximetry. Critical Care. Великобритания, 2015.
O’Driscoll B. R., Howard L. S., Earis J., Mak V. BTS guideline for oxygen use in adults in healthcare and emergency settings. Thorax. Великобритания, 2017.
Chu D. K., Kim L. H.-Y., Young P. J. et al. Mortality and morbidity in acutely ill adults treated with liberal versus conservative oxygen therapy (IOTA): a systematic review and meta-analysis. The Lancet. Великобритания, 2018.
Nolan J. P., Sandroni C., Böttiger B. W. et al. European Resuscitation Council and European Society of Intensive Care Medicine Guidelines 2021: post-resuscitation care. Resuscitation. Ирландия, 2021.
Национальное гематологическое общество. Железодефицитная анемия: клинические рекомендации. Министерство здравоохранения Российской Федерации. Россия, 2021.