מידע

היפוקסיה ואספיקציה בבעלי חיים (מאמר מעמיק)

מאת עמית הלל, סטודנטית לרפואה וטרינרית באוניברסיטת קושיצה סלובקיה

טכנאית במרכז וטרינרי רמת השרון

תקציר

היפוקסיה ואספיקציה (חנק) הם מצבים קריטיים שיכולים להשפיע באופן משמעותי על בריאותם ורווחתם של בעלי חיים במינים שונים. סמינר זה נועד לחקור את הגורמים הבסיסיים, תגובות פיזיולוגיות ואסטרטגיות ניהול הקשורות להיפוקסיה וחנק אצל בעלי חיים. באמצעות בחינת מנגנוני המחסור בחמצן והשלכותיו על מערכות איברים שונות, סמינר זה מבקש לספק תובנות לגבי האבחון, הטיפול והמניעה של מצבים מסכני חיים אלה. בנוסף, יוצגו מחקרי מקרה וממצאי מחקרים להמחשת הביטויים והתוצאות המגוונות של היפוקסיה וחנק ברפואה הווטרינרית.

מאפיינים
-היפוקסיה היא מצב שבו חמצן אינו זמין בכמויות מספיקות ברמת הרקמה כדי לשמור על הומאוסטזיס נאות; זה יכול לנבוע מאספקת חמצן לא מספקת לרקמות או בגלל אספקת דם נמוכה או תכולת חמצן נמוכה בדם (היפוקסמיה).
-אספיקציה, הידועה גם בשם חנק, קורה כאשר הגוף לא מקבל מספיק חמצן כדי למנוע התעלפות. זה יכול להיות מצב מסכן חיים.
במילים פשוטות, אספיקציה והיפוקסיה משפיעים שניהם על האופן שבו הגוף מקבל חמצן. עם זאת, חנק הוא כאשר חמצן אינו מגיע לדרכי הנשימה שלך, בעוד היפוקסיה פירושה שהרקמות שלך לא יכולות לקלוט או להשתמש בחמצן בצורה יעילה כמו שהן צריכות
ישנם 4 סוגים של היפוקסיה-
1. היפוקסיה סביבתית
2. היפוקסיה אנמית
3. היפוקסיה סטגנטית (איסכמית, מחזורית)
4. היפוקסיה היסטוטוקסית

חשיבות החמצן לתפקוד התאים
חמצן ממלא תפקיד אינטגרלי בתהליך הנשימה התאית. נשימה תאית היא תהליך שכל התאים משתמשים בו כדי לייצר אנרגיה שהם צריכים כדי לבצע פונקציות שונות.
חמצן חיוני לייצור אנרגיה באמצעות זרחון חמצוני או שרשרת הובלת אלקטרונים (ETC), שהיא מרכיב חיוני בנשימה התאית. חמצן משמש כקולט אלקטרונים סופי של ETC בנשימה תאית, ומקל על תנועת אלקטרונים במורד שרשרת, וכתוצאה מכך סינתזה של ATP. חמצן משתלב עם אלקטרונים ויוני מימן כדי לייצר מים. שרשרת הובלת האלקטרונים תלויה ישירות בחמצן.

סקירה של פיזיולוגיית הנשימה בבעלי חיים
מערכת הנשימה מתחילה באף ומסתיימת בנאדיות הריאה המרוחקות. היא מורכבת מדרכי הנשימה העליונות והתחתונות. דרכי הנשימה העליונות כוללות את האף, הסינוסים והלוע. האף מספק חוש ריח וויסות טמפרטורה במטופלים היפרתרמיים. הקונכיות האפיות מלחלחות ומחממות את האוויר בשלב הראשוני, ומסננות חלקיקים. דרכי הנשימה התחתונות כוללות את הקנה, הסמפונות, הסמפוניות והנאדיות. התפקיד העיקרי של מערכת הנשימה הוא להעביר חמצן לריאות כדי להחליפו בפחמן דו-חמצני.
חילוף הגזים מתרחש בנאדיות, המורכבות מממברנות בעובי של שכבת תא אחת, שבהן החמצן עובר לנימי הדם ופחמן דו-חמצני עובר מהדם בנימים אל הנאדיות. כשל או תפקוד לקוי משמעותי בהעברת הגזים עקב מחלה מוביל למצוקה נשימתית או לאי-ספיקה נשימתית.

גורמים להיפוקסיה ואספיקציה
- גורמים סביבתיים (גובה, זיהום)
סביבות בגובה רב מאופיינות גם בטמפרטורות סביבה נמוכות ביחס לסביבות במישור בקווי רוחב דומים, ולכן מציבות בפני בעלי חיים אנדותרמיים אתגר פיזיולוגי נוסף של שמירה על ייצור חום מטבולי למרות הזמינות המופחתת של חמצן לייצור אנרגיה אירובית.
- מחלות נשימתיות (דלקת ריאות, אסתמה)
- טראומה או חסימה בדרכי הנשימה
- סיבוכים הקשורים להרדמה
- הפרעות קרדיווסקולריות

התרחשות
- היפוקסיה סביבתית מאופיינת בירידה של PO2 בדם עורקי עם ירידה של רווית המוגלובין בחמצן בעקבות pH נמוך בנאדיות בתנאים של גובה רב, תת- ונטילציה, ומחלת ריאות חסימתית.
במידה ו PO2נורמלי, זה יכול להצביע על אי תקינות בדיפוזיה, אוורור, מעקף ריאתי מימין לשמאל ופרפיוזה לקויה של של חלקים בריאה. 
- היפוקסיה אנמית קורית כאשר יש ירידה בקיבולת החמצן עקב מחסור בהמוגלובין. מצב זה נוצר כשרמת ההמוגלובין בדם נמוכה וכאשר חלק מההמוגלובין הופך למתהמוגלובין/ קרבוקסיהמוגלובין.
- היפוקסיה סטגנטית (איסכמית, מחזורית) מאופיינת בפרפיוזה לא מספקת של רקמה בחמצן והמוגלובין. עשויה להיות מקומית (פקקת9/ אי-ספיקה מחזורית כללית בתפוקה לבבית מופחתת, אי-ספיקת לב כרוני וכו'
-  היפוקסיה היסטוטוקסית מתרחשת כאשר התאים אינם מסוגלים להשתמש בחמצן המסופק וכמות החמצן הוורידי גבוהה מהרגיל. היפוקסיה היסטוטוקסית יכולה להיגרם גם מהרעלת ציאניד או מנת יתר של חומרי הקדמה.
-  היפוקסיה רקמתית מתרחשת כאשר העברת החמצן מופחתת מתחת לרמה קריטית, שבה או שהמטבוליזם חייב להישמר באופן אנאירובי או שקצב המטבוליזם של הרקמה חייב לרדת.
אספיקציה היא מצב של היפוקסיה בשילוב עם היפרקפניה (הצטברות של פחמן דו-חמצני בזרם הדם.
אספיקציה מתרחשת ב:
- היצרות פנימית או חסימה של דרכי הנשימה העליונות כגון גוף זר, טפילים באף או בגרון
- היצרות או חסימה חיצונית או פנימית של דרכי הנשימה העליונות על ידי הצטברות נוזל או אוויר בחלל האדר, נפיחות המסס ((rumen או חנק חיצוני של הוושט.
- על ידי השפעה של גזים כגון כלוריד.

פתוגנזה
בתנאי היפוקסיה, בעלי חיים רבים מסוגלים לפצות על אספקת חמצן מופחתת על ידי דיכוי המטבוליזם הכללי, ובכך להפחית את הדרישה לחמצן. בציפורים, לדוגמה, צריכת החמצן עולה במהלך טיסה. במקרים כאלה, התאמת אספקת החמצן לדרישת חמצן שאינה מופחתת או אפילו מוגברת דורשת יכולת זרימה מוגברת של מסלול העברת החמצן.
מנגנוני פיצוי:
1. רפלקס להגברת עומק וקצב הנשימה. כאשר ה-PaCO2 יורד, כימורצפטורים שולחים אותות למרכזי הנשימה להגביר את האוורור.
2. הפחתת הזיקה של המוגלובין לחמצן והגברת שחרור החמצן מהמוגלובין לרקמות.
3. עלייה בתפוקת הלב ובקצב הלב. כימורצפטורים פריפריאלים והיפוקסיה מגרים את המרכז הווזומוטורי בגזע המוח ושחרור של קטכולאמינים עם טכיקרדיה ועלייה בלחץ הדם כתוצאה מכך.
4. היפוקסמיה כרונית גם מגרה הפרשה כלייתית של אריתרופואטין (EPO) ומעלה את ההמטוקריט (פוליציתמיה)

 השלכות וסימנים קליניים
תגובות פיזיולוגיות להיפוקסיה ואספיקציה-
פגיעה היפוקסית/ איסכמית ברקמות ואיברים
הפעלת מנגנוני פיצוי (למשל, נשימת יתר וכיווץ כלי דם)
התפתחות של חמצת מטבולית
השפעות על תפקוד נוירולוגי
סימנים קליניים כוללים-
ציאנוזיס: שינוי צבע כחלחל של הרירית, במיוחד בולט באזורים כמו החניכיים, הלשון והלחמית, המצביע על חמצון לא מספק של הדם.
קוצר נשימה: קושי בנשימה, המאופיין בנשימה מהירה, שטחית או מאומצת. בעלי חיים עשויים להראות מאמץ נשימתי מוגבר, נחיריים מתרחבים או נשימה בטנית.
טכיפנאה: נשימה מהירה, לעתים קרובות מלווה בקצב נשימה מוגבר כאשר הגוף מנסה לפצות על רמות חמצן מופחתות.
חולשה/ לתרגיה: בעלי חיים עשויים להיראות חלשים, או אדישים עקב הפחתה באספקת חמצן לרקמות ופגיעה במטבוליזם התאי.
שינוי במצב המנטלי: היפוקסיה ואספיקציה יכולות להשפיע על תפקוד נוירולגי, לגרום לבלבול, חוסר התמצאות או תרדמת במקרים חמורים.
קריסה או עילפון: איבוד פתאומי של הכרה או קריסה עשויים להתרחש כתוצאה מהיפוקסיה מוחית ופגיעה בתפקוד המוח.
רירית חיוורת או מנומרת: בנוסף לציאנוזיס, הרירית עשויה להיראות חיוורת או מנומרת עקב זרימת דם מופחתת ופרפוזיה רקמתית ירודה.
עלייה בקצב הלב: טכיקרדיה (קצב לב מוגבר) עשויה להיצפות כאשר מערכת הלב וכלי הדם מנסה לפצות על ירידה באספקת חמצן על ידי הגברת תפוקת הלב.
מצוקה נשימתית: בעלי חיים עשויים להציג סימני מצוקה נשימתית כגון נשימה בפה פתוח, נשימת שאיפה או תנועות חזה מוגזמות.
השתנקות או חנק: בעלי חיים החווים אספיקסיה עקב חסימת דרכי האוויר עשויים להציג השתנקות, שיעול או ניסיונות חנק לפינוי דרכי האוויר.
קולות נשימה חריגים: צפצופים, חרחורים או סטרידו עשויים להישמע בהאזנה לחזה בבעלי חיים עם פגיעה נשימתית.
קריסת מערכת הדם: במקרים חמורים של אספיקציה, עלולים להתפתח תת-לחץ דם מערכתי והלם עקב פרפוזיה רקמתית ואספקת חמצן לא מספקות.
אספיקציה חמורה-
גירוי יתר של מרכז הנשימה יכול לגרום לעווית. גירויים וגטטיביים חמורים, גיוס משאבים, גירוי לשחרור קטכולאמינים, לחץ דם וקצב לב עולים באופן פתאומי והיפרגליסמיה יכולה להתפתח.
תפקוד מערכת העצבים המרכזית נכשל, מה שגורם לאובדן הכרה והשתנה לא רצונית.
בשלב הסופי של אספיקציה, המאמץ הנשימתי יורד, לחץ הדם יורד, קצב הלב מאט, מתרחש פרפור חדרים ואז המאמץ הנשימתי דועך ודום לב מתרחש. 
אספיקציה חמורה הנגרמת מטביעה- 10-30% מקורבנות הטביעה חווים לרינגוספאזם (רפלקס), במקרים אלה המוות נגרם מחנק שאיפת מים.

דיאגנוזה  
אבחון היפוקסיה ותשניק ברפואה הווטרינרית כרוך בשילוב של הערכה קלינית, בדיקות אבחון וטכניקות ניטור. להלן מספר שיטות נפוצות המשמשות וטרינרים לאבחון מצבים אלה:
הערכה קלינית:
התבוננות בסימנים קליניים כגון ציאנוזה (שינוי צבע כחלחל של ריריות), קוצר/קשיי נשימה.
הערכה של מאמץ נשימתי, כולל נוכחות של דפוסי נשימה חריגים כגון התנשפות או נשימה רדודה.
הערכת סימנים חיוניים, כולל קצב לב, קצב נשימה וצבע רירית, לקיחת היסטוריה כדי לזהות גורמים פוטנציאליים כגון טראומה, מחלות בדרכי הנשימה או אירועי הרדמה.
בדיקה גופנית:
האזנה לפעולת הריאות והלב כדי לזהות קולות נשימה חריגים (למשל, צפצופים, ורשרוש לבבי)
מישוש של דופן החזה לסימנים של טראומה, מסות או חריגות.
בדיקת חלל הפה ודרכי הנשימה לאיתור חסימות או גופים זרים.
בדיקות אבחון:
ניתוח גז של דם עורקי (ABG)- מדידת רמות pHת לחץ חלקי של חמצן, פחמן דו-חמצני, וביקרבונט כדי חחהעריך את מצב בחמצון ומאזן חומצה בסיס
דופק אוקסימטרי: ניטור לא פולשני של ריווי החמצן בדם (SpO2) באמצעות אוקסימטר מוצב על אתר היקפי כגון הלשון או האוזן
רדיוגרפיה של החזה: הדמיה של בית החזה להערכת פרנכימה של הריאות, אנטומיה של דרכי הנשימה, ונוכחות של חדירות ריאתיות, תפליט פלאורלי אוpneumothorax
אולטרסאונד: שיטת הדמיה המשמשת להערכת חריגות בחלל הריאות והפלאורלי, כולל קונסולידציות, תפליטים ופנאומטורקס.
אלקטרוקרדיוגרפיה :(ECG) הערכה של קצב הלב ותפקוד הלב כדי לזהות הפרעות קצב או הפרעות לב התורמות להיפוקסיה או תשניק.
בדיקות עזר:
ברונכוסקופיה: בדיקה אנדוסקופית של דרכי הנשימה כדי להמחיש ולשלוף גופים זרים, להעריך את סבלנות דרכי הנשימה ולהשיג דגימות לציטולוגיה או תרבית.
בדיקות דם: ניתן לבצע ספירת דם מלאה (CBC), ביוכימיה בסרום וסמנים דלקתיים  כדי להעריך מצבים מערכתיים בסיסיים או מחלות זיהומיות התורמות למצוקה נשימתית.
אקו לב: בדיקת אולטרסאונד של הלב כדי להעריך את מבנה ותפקוד הלב, לזהות הפרעות לב מולדות או נרכשות, ולהעריך יתר לחץ דם ריאתי או אי ספיקת לב.
ניטור רציף:
ניטור רציף של סימנים חיוניים, כולל דופק אוקסימטריה, קפנוגרפיה (מדידה של פחמן דו-חמצני סופי) ו-ECG, במהלך הרדמה או טיפול קריטי כדי לזהות שינויים במצב החמצון והאוורור באופן מיידי.
על ידי שילוב ממצאים מהערכה קלינית, בדיקה גופנית, בדיקות אבחון וטכניקות ניטור, וטרינרים יכולים לבסס גישה אבחנתית מקיפה לזיהוי וניהול היפוקסיה ותשניק בחולים וטרינרים בצורה יעילה. אבחון והתערבות מיידיים הם חיוניים למיטוב תוצאות המטופל ולמניעת נזק בלתי הפיך לאיברים או מוות.

מגמות מתפתחות ברפואה וטרינרית הקשורות למצבי חירום נשימתיים:

טלרפואה וניטור מרחוק:
עם התקדמות הטכנולוגיה, פלטפורמות טלרפואה נמצאות יותר ויותר בשימוש ברפואה הווטרינרית.
מכשירי ניטור מרחוק, כגון חיישנים לבישים ואפליקציות בריאות טלפון, מאפשרים לווטרינרים להעריך פרמטרים נשימתיים מרחוק.
ייעוץ טלפוני מאפשר הערכה ובדיקה מהירה של מצבי חירום נשימתיים, מקלות על התערבות בזמן והפחתת הלחץ של המטופל הקשור לתחבורה.
אבחון נקודתי:
בדיקות אבחון מהירות לפתוגנים נשימתיים, כגון מבחני PCR וערכות לזיהוי אנטיגנים, הופכות נגישות יותר במרפאות וטרינריות.
שיטות הדמיה נקודתית, כולל מערכות אולטרסאונד ניידות ומערכות רדיוגרפיה דיגיטליות, מאפשרות הערכה באתר של מצבי נשימה, ומסייעות באבחון מהיר ובתכנון טיפול.
רפואה מותאמת אישית:
התקדמות הגנומיקה והביולוגיה המולקולרית סללה את הדרך לרפואה מותאמת אישית בטיפול נשימתי וטרינרי.
בדיקה גנטית למצבי נשימה ספציפיים לגזע מאפשרת גילוי מוקדם ואסטרטגיות ניהול ממוקדות.
גישות טיפול מותאמות, המבוססות על מאפייני מטופל אינדיבידואליים ונטיות גנטיות, מייעלות תוצאות טיפוליות וממזערות את ההשפעות השליליות.
רפואה רגנרטיבית:
טיפול בתאי גזע וטכניקות התחדשות מבטיחות טיפול במצבי נשימה בבעלי חיים.
תאי גזע מזנכימליים שמקורם ברקמת שומן או ממח עצם הראו פוטנציאל לתיקון רקמת ריאה פגומה ולווסת תגובות דלקתיות.
גישות אינטגרטיביות:
רפואה אינטגרטיבית, המשלבת טיפולים קונבנציונליים עם שיטות משלימות, צוברת פופולריות בניהול מצבי חירום נשימתיים.
שיטות כגון דיקור, רפואת צמחים וטיפול כירופרקטי עשויים להשלים טיפולים מסורתיים על ידי טיפול בחוסר איזון בסיסי ושיפור הרווחה הכללית.
תוכניות טיפול מולטי-מודאליות המותאמות לצרכי המטופל האישיות מציעות גישה הוליסטית לטיפול נשימתי, תוך שימת דגש על ניהול סימפטומים ומניעת מחלות.
יוזמות בריאות אחת:
מתוך הכרה בקשר ההדדי של בריאות בעלי חיים, אדם וסביבתי, יוזמות One Health מניעות מאמצים משותפים לטיפול במצבי חירום נשימתיים.
תוכניות מעקב אחר פתוגנים נשימתיים זואונוטיים משפרות את הגילוי המוקדם ומונעות העברת מחלות בין מינים.
מאמצי מחקר משותפים וקמפיינים לבריאות הציבור מקדמים את המודעות לסיכונים נשימתיים משותפים ומטפחים שיתוף פעולה בין-תחומי בין וטרינרים, רופאים ומדעני סביבה.
בינה מלאכותית ו-Big Data Analytics:
רתימת הכוח של בינה מלאכותית (AI) וניתוח ביג דאטה יכול לחולל מהפכה בניהול חירום נשימתי ברפואה הווטרינרית.
אלגוריתמי בינה מלאכותית לניתוח תמונה יכולים לסייע בפירוש מהיר של מחקרי הדמיה אבחנתיים, להקל על אבחון מדויק ותכנון טיפול.
ניתוח ביג דאטה מאפשר מודל חיזוי של התפרצויות מחלות בדרכי הנשימה וזיהוי גורמי סיכון, תוך מידע על התערבויות יזומות והקצאת משאבים.
מגמות מתפתחות אלו ברפואה הווטרינרית מוכנות לעצב את עתיד ניהול חירום נשימתי, שיפור יכולות האבחון, יעילות הטיפול והתוצאות הכוללות של המטופל. על ידי אימוץ חדשנות ושיתוף פעולה, וטרינרים יכולים להתמודד עם האתגרים המתפתחים הקשורים לתנאי הנשימה בבעלי חיים ולקדם בריאות ורווחה מיטביים עבור המטופלים שלהם.

טיפול ומניעה
אסטרטגיות טיפול כוללות;
-תוספת חמצן (למשל, צינורית אף, כלוב חמצן)
בחדר הניתוח במהלך ההרדמה, הצעד הראשון הוא להניח את המטופל על 100% O2 בזרימה גבוהה, לסרוק את המוניטורים של המטופל ולהעריך את דרכי הנשימה של המטופל, מעגל הנשימה, לחץ דרכי הנשימה, נוכחות CO2 קצה הגאות והגדרות ההנשמה של המטופל. . אוסקולטציה של שדות הריאה מתבצעת כדי לאשר קולות נשימה שווים ודו-צדדיים ולשלול פצפוצים או צפצופים.
-ניהול דרכי אוויר ותמיכה באוורור
-התערבויות תרופתיות (למשל, מרחיבי סימפונות, תרופות כלי דם)
-טיפול בנוזלים ותיקון של הפרעות חומצה-בסיס
מניעה וניהול;
-התאמה ושינוי סביבתי (למשל, שיפור אוורור, הפחתת מזהמים)
-חיסונים ומעקב אחר פרוטוקולים למניעת מחלות

 

 

מאת עמית הלל, סטודנטית לרפואה וטרינרית באוניברסיטת קושיצה סלובקיה

טכנאית במרכז וטרינרי רמת השרון

מקורות
https://www.aatbio.com/resources/faq-frequently-asked-questions/what-is-the-role-of-oxygen-in-cellular-respiration
 https://www.msdvetmanual.com/respiratory-system/respiratory-system-introduction/the-respiratory-system-in-animals
 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2992463/
 https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/hypoxemia
 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10397404/
 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5234199/
 https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/vec.13121
 General pathophysiology university book