Hypoxi och cyanos

Hypoxi

Alla kroppens celler behöver kontinuerlig leverans av oxygen (O2) och eliminering av koldioxid (CO2). Hjärnan, hjärtat och njurarna är oerhört syrekänsliga organ som tar skada om syretillförseln blir otillräcklig. Andra vävnader, exempelvis skelettmuskulatur, kan uthärda några timmar helt utan syretillförsel. Adekvat syreleverans till kroppens celler kräver att hjärta och lungor fungerar, att kärlträdet är intakt och att mängden hemoglobin i blodet är tillräckligt högt.

Syretransport

Syret transporteras huvudsakligen med hemoglobin i erytrocyter. Förhållandet mellan andel mättat hemoglobin vid olika partialtryck fås ur hemoglobinets sigmoidala dissociationskurva. Vid aB-PO2 8 kPa sjunker mättnadsgrad till 90% vilket har klinisk betydelse. Den sigmoidala kurvan förtäljer också att ytterligare (även små) minskningar i partialtryck föranleder kraftiga minskningar i syrgasmättnad.

Faktorer av betydelse för blodets syrgasinnehåll: partialtryck, hemoglobinkoncentration, erytrocyter, pH (hemoglobinets syreaffinitet varierar med pH).

Cellulära konsekvenser av hypoxi

O2 nyttjas i elektrontransportkedjan (oxidativ fosforylering) för att tillverka ATP (adenosin trifosfat). I elektrontransportkedjan exporteras H+ (vätejoner) från mitokondriens matrix till det intermembranösa rummet, så att en H+-gradient byggs upp. Tack vare gradienten kan H+ flöda tillbaka in i matrix igen via F1F0-ATPas (ATP-syntetas) varvid ATP tillverkas. ATP driver i princip alla kemiska processer i kroppens celler.

Elektrontransportkedjan kan inte fortgå i frånvaro av syre (O2). Om syre uteblir kommer cellen övergå till anaerob glykolys som ger färre ATP per glukosmolekyl.

När cellen drabbas av brist på ATP så kommer alla kemiska processer som drivs med ATP att påverkas. Cellmembranets kanaler och pumpar slutar fungera, vilket leder till att cellmembranet depolariserar och jonkoncentrationer upphör, varvid cellen dör.

Cellulär adaptation till hypoxi

Långvarig hypoxi föranleder ändrad genexpression. Uppreglering av följande protein ses:

Systemisk och pulmonell reaktion på hypoxi

Hypoxi orsakar systemisk vasodilatation eftersom kärlens glatta muskulatur relaxerar pga ATP-brist.

I lungorna sker vasokonstriktion vid hypoxi. Detta orsakar shuntning, dvs perfusion i hypoxiska partier reduceras så att blodflödet omdirigeras (shuntas) till bättre ventilerade lungpartier. Pulmonell vasokonstriktion leder till ökad afterload (resistans) för höger kammare. Pulmonell vasokonstriktion kan bli så uttalad (t ex vid vistelse på hög höjd) att lungödem uppstår pga ökad filtration genom lungkärlen; ödemet förvärrar hypoxin.

Orsaker till hypoxi

Respiratorisk hypoxi

Hypoxi pga hög höjd

Mängden O2 i luft sjunker på höga höjder. På ca 3000 m höjd drabbas man av höjdsjuka.

Hypoxi vid extrapulmonell höger-till-vänster shunt

Orsakas av medfödda hjärtfel: Fallots tetralogi, transposition of de stora artärerna och Eisenmengers syndrom. Effekten blir den samma som intrapulmonell höger-till-vänster shunt. Hypoxin kan delvis korrigeras med inspiration av 100% O2.

Hypoxi vid anemi

Syre transporteras huvudsakligen med hemoglobin, varför en minskad koncentration hemoglobin ger en motsvarande minskad syretransport.

Anemisk hypoxi: aB-PO2 är normal, absolut mängd O2 transporterad per blodvolym är nedsatt. Venöst blod får onormalt låg saturation.

Förgiftning med kolmonoxid (CO)

Kolmonoxid bildas vid förbränning. Det binder 240 gånger starkare till hemoglobin jämfört med syre. Hemoglobin som bundit kolmonoxid (CO) kan inte binda syre. Dissociationskurvan förskjuts åt vänster och hypoxin förvärras.

Förgiftning med cyanid (cyanidförgiftning)

Cyanid bildas vid bränder och är cytotoxiskt. Cyanid absorberas både från lungor och hud. Cyanid binder järnet i cytokromoxidas (enzym i elektrontransportkedjan) som hämmas och elektrontransportkedjan rubbas. Detta yttrar sig genom högt venöst PO2. Höga koncentrationer är dödliga men vid lättare fall ses huvudvärk, oro, illamående, kräkningar, palpitationer och dyspné. Antidot: hydroxokobalamin.

Cirkulatorisk hypoxi

Vid cirkulatorisk hypoxi är aB-PO2 oftast normal men venöst PO2 (samt PO2 i vävnaden) är minskad pga nedsatt vävnadsperfusion. Vävnaden hinner då extrahera mer syre vilket ökar arteriovenös O2-skillnad.

Ses vid hjärtsvikt och flesta former av chock. Vid hjärtsvikt och chock kan även vasokonstriktion i extremiteter och hud inträda, vilket är ett försök att bevara perfusion i vitala vävnader, och detta förvärrar hypoxi här.

Lokaliserad hypoxi

Ateroskleros – ger lokalt minskad perfusion och en lokaliserad hypoxi i vävnaden som försörjs av det aterosklerotiska kärlet.

Raynauds fenomen – förekomst av vita och/eller cyanotiska fingrar/tår pga episodisk vasospasm i kärlbädden. Vasospasmen uppstår vid köldprovokation och psykisk stress.

Venös obstruktion – förhindrar flöde på artärsidan och ger ökat tryck i segmenten innan obstruktionen → ökad filtration och interstitialvätska → artärer komprimeras → arteriellt inflöde minskar ytterligare.

Ödem kan orsaka lokal hypoxi eftersom diffusionsavståndet från kärl till vävnadsceller ökar.

Situationer med ökat syrebehov

Mängden O2 som extraheras i vävnad måste tillfredsställa syrebehovet. Vid muskelarbete stiger metabolismen vilket kompenseras med ökad syreleverans och syreextraktion. Flera faktorer säkerställer adekvat syreleverans:

Om syreförbrukning överstiger syretillförsel uppstår hypoxi (PO2 i venöst blod faller). Oftast är huden varm och rodnad (ökat kutant blodflöde för att eliminera värme), och det ses ingen cyanos.

Konsekvenser av hypoxi i centrala nervsystemet (CNS)

Adaptation till hypoxi

Kemoreceptorer i karotis, arcus aorta och hjärnstammens andningscentrum registrerar blodets syreinnehåll. Vid hypoxi framkallar dem hyperventilation (evt uppstår metabolisk alkalos).

Hjärnan reagerar på minskad aB-PO2 genom vasodilatation i ett försök att upprätthålla syreleverans. Men om aB-PO2 fallet ackompanjeras av  hyperventilation och därmed minskad aB-PCO2, stiger cerebral kärlresistans och hypoxin förvärras.

Systemiska vasodilatationen som inträder vid generell hypoxi ökar hjärtats minutvolym (cardiac output). Patienter med hjärtsjukdom kan få kronisk hjärtinsufficiens eftersom hypoxin leder till ökat syrebehov i vävnaderna varvid cardiac output måste öka. Patienter med ischemisk hjärtsjukdom kan få förvärrad myokardie ischemi vid reducerad aB-PO2, något som ytterligare försämrar vänster ventrikelfunktion.

Vid kronisk hypoxi ses ökad hemoglobinkoncentration och antal erytrocyter i cirkulationen stiger – polycytemi sekundärt till erytropoietinproduktion. Erytropoietin syntetiseras i njurarna (peritubulära interstitiella celler). Syntesen stimuleras av den låga syretensionsen i njurparenkymet ner mot medulla och syntesen stiger vid anemi eftersom syretensionen faller ytterligare.

Vid långvarig vistelse på hög höjd (> 4000 m) utvecklas kronisk bergssjuka med nedsatt respiratorisk drive, minskad ventilation, erytrocytos, cyanos, svaghet och vänster kammar hypertrofi.

Minimigräns för överlevnad är aB-PO2 på 2,5 kPa (30% syrgasmättnad). Vid aB-PO2 5-6 kPa (75% mättnad) finns alltjämt risk för akut insättande påverkningar, framför allt ventrikelarytmier.

Cyanos

Definition: När hud/slemhinna antar en blå nyans.

Mekanism: Beror på ökad absolut mängd reducerat hemoglobin i hud och slemhinnans kärl. Cyanosen är tydligast på läppar, nagelbäddar, öron och kinder.

Cyanos ses när mängden reducerat hemoglobin i kapillärblod överstiger 40 g/L. Orsaker till ökad mängd reducerat hemoglobin:

Hudens pigmentering, tjocklek samt kapillärstatus påverkar hur grav cyanosen uppfattas vid inspektion. Att uppskatta graden av cyanos är svårt. Central cyanos (se nedan) kan i vissa fall noteras när aB-SaO2 fallit till 85% hos kaukaser, medan det blir påtaglig på mörkhyade vid ca 75%. På mörkhyade bör man inspektera slemhinnor, munhålan och konjunktiva, snarare än huden.

Central cyanos

Arteriell syresaturation (aB-SaO2) är reducerad eller så förekommer en abnormal hemoglobinvariant. Engagerar hud och slemhinnor.

Orsaker till central cyanos

Perifer cyanos

Perifer cyanos beror på minskad genomblödning eller extremt hög syreextraktion. Perifer cyanos indrager inte nödvändigtvis slemhinna i munhålan.

Orsaker till perifer cyanos

Vid kardiogen chock med lungödem kan en blandning av central och perifer cyanos inställas.

Polycythemia vera kan ge anledning till en röd hudton vilken inte får beblandas med cyanos.

Kolmonoxidförgiftning ger en körsbärgsfärgad hudton.

Grav anemi innebär inte nödvändigtvis cyanos:

Alveolär hypoventilation

Ventilation-Perfusion mismatch

Rubbat förhållande mellan ventilation och perfusion är vanligaste orsaken till hypoxemi. Innebär perfusion av icke ventilerade områden eller ventilation av icke perfunderade. I hela lungan blir ventilation-perfusionkvoten ca 0,8 (4 L ventilation / 5 L genomblödning). Inspirerad syrgas ska diffundera från alveolsidan till kapillärsidan (alveolmembran och endotel ska passeras). Normalt är apikala lungpartier bättre ventilerade men sämre perfunderade, medan förhållandet i basala partier är det motsatta. Denna fysiologiska shuntning är anledning till att hemoglobin bara är mättat till 97%.

Tidigt vid de flesta lungsjukdomar förekommer en ökad shuntning.

Vid atelektas och lobär pneumoni upphör regional ventilation.

Vid omfattande lungemoblism uppstår ökad genomblödning i områden runt partier med upphävd perfusion.

Vid ARDS (Adult Respiratory Distress Syndrom) uppstår svår hypoxemi. Skadade alveolväggar och kapillärendotel ger upphov till mikroatelektaser som tillsammans med disseminerad intravaskulär koagulation (DIC) sänker kvoten kraftigt.

Försämrad syrediffusion

Lungödem, interstitiell pneumoni och fibroserande alveolit ger ökad diffusionssträcka och därmed hypoxemi till följd.

Methemoglobin och sulfhemoglobin

Methemoglobin och sulfhemoglobin är ovanliga orsaker till cyanos men bör utredas när cyanos inte kan förklaras på annat vis. Spektroskopi utförs.

Handläggning av patienter med cyanos

Trumpinnefingrar (clubbing, klubbfingrar)

Definition: förstorade distala segment av fingrar och tår (pga proliferation av bindvävnad, framförallt dorsalsidan).

Förekommer idiopatiskt, förvärvat eller ärftligt och är associerat med flera sjukdomar: cyanotisk kongenital hjärtsjukdom, infektiös endokardit, lungcancer, lungmetastaser, bronkiektasier, lungabscess, cystisk fibros, mesoteliom, inflammatorisk tarmsjukdom, cirrhos, yrkesrelaterat.

Bedömning av cyanos

Syrgasmättnad (aB-SaO2)

Normalvärden (referensvärden) för syrgas

Nyfödda

Referenser

Klinisk kemi i praktiskt medicin, Peter Nilsson-Ehle (red), Studentlitteratur

Läkemedelsboken, Apoteket, 2009

Internmedicin, Berglund et al 2006, Liber AB

Harrison’s Principles of internal medicine, 17th ed, McGraw-Hill

Medicinsk Kompendium, 16 udg, Nyt Nordisk Forlag

Medicinsk Kompendium Lommebog, 3 udg, Nyt nordisk Forlag Arnold Busck

Pharmacology, Rang & Dale, Elsevier

Internetmedicin – Raynaud’s fenomen