2 курс / Нормальная физиология / Вегетативные_пароксизмальные_состояния_и_терморегуляция_организма

стройка ферментных систем и общей направленности биосинтеза по типу погибших клеток; гиперплазия ультраструктур иммунокомпетентной клетки сопровождается выработкой не вообще антител, а строго специфических по отношению к данному антигену и т. д. Такая тончайшая адаптативная перестройка ферментных систем и функций клетки в целом обнаружена как в рамках одной и той же ткани, например в различных отделах нефрона, так и в клетках разных органов одной функциональной системы, в частности в главных клетках слизистой оболочки желудка при повреждении экзокринного отдела поджелудочной железы (Шаталов В.Н.,1979г.). Это свойство гиперпластических процессов присуще только молекулярному уровню и стирается, становится неразличимым уже на следующем – ультраструктурном.

Наконец, третьей особенностью гиперпластических процессов, на основе которой они обеспечивают исключительно высокую стабильность работы живых систем в непрерывно меняющихся условиях среды, являются широчайшие материальные возможности для их развертывания, огромные резервные мощности организма для воспроизведения все новых и новых структур. Данные о закономерностях увеличения числа делящихся клеток и интенсификации ферментативных реакций в условиях репаративной регенерации различных органов и тканей свидетельствуют о том, что при чрезвычайных обстоятельствах «производственная база» организма может возрастать в десятки и даже сотни раз. Электронно-радиоавтографические исследования показали, что клетки различных органов обладают несравненно большей выносливостью и более широкими потенциальными возможностями сопротивления действию патогенных факторов, чем это принято считать. Так, в частности, оказалось, что гепатоциты, находящиеся в состоянии даже выраженной жировой, вакуольной и других видов дистрофии, могут сохранять еще достаточно высокую биосинтетическую активность (Саркисов Д.С. и др.,1980г.). Такая повышенная устойчивость клеток к патогенным воздействиям обусловливается резкой интенсификацией регенераторных и гиперпластических процессов в их ультраструктурах. Полагают, что при условии примерно одинаковых больших резервных возможностей клеток расходуются они по-разному в зависимости от индивидуальных особенностей организма: или в форме непродолжительной, но интенсивной деятельности, или, наоборот, в форме длительной деятельности невысокой интенсивности. Если в первом случае следует говорить о силе того или иного процесса жизнедеятельности, то во втором – о его выносливости (Клиорин А.И.,1985г.).

Наряду с обширными материальными ресурсами отдельных клеток весьма важное значение в надежности структурного обеспечения

91

гомеостаза имеет и то обстоятельство, что та или иная функция организма, тот или иной показатель его физиологического состояния очень часто обеспечиваются работой не какого-то одного, а нескольких разных видов клеток. Так, например, в регуляции уровня артериального давления принимают участие клетки мозгового (адреналин) и коркового (кортикостероиды) вещества надпочечников, почек (ренин), половых желез, энтерохромаффинных клеток слизистой оболочки желудочнокишечного тракта (серотонин), гломусных клеток артериовенозных анастомозов и, наверное, еще ряд других. Многие виды клеток работают как синергисты-дублеры в системе гомеостаза, иммунитета, секреторной деятельности желудочно-кишечного тракта и др.

Принцип дублирования в структурном обеспечении гомеостаза выражается не только в том, что та или иная функция поддерживается работой разных клеток, но и в том, что тот или иной тип клетки часто выполняет не одну, а несколько функций. Становится все более очевидным, что материальная база функций организма простирается далеко за пределы тех клеток и тканей, которым традиционно приписывали эти функции. По мере углубления представлений о тонких механизмах работы клеток выясняется, что все большее их число относится к полуфункциональным. Если еще совсем недавно руководствовались правилом «одна клетка — одна функция», то теперь все в большей степени этот тезис превращается в исключение, а правилом становится положение «одна клетка — несколько функций». Например, известно, что фибробласты продуцируют не только коллаген, но и мукополисахариды (гликозаминогликаны); электронномикроскопические исследования показали наличие так называемых миофибробластов, функционирующих, в зависимости от обстоятельств, преимущественно

внаправлении или миофибриллогенеза, или фибриллогенеза; клетки гладких мышц обладают не только сократительной функцией, но участвуют также в выработке волокнистых структур; тучные клетки продуцируют несколько совершенно различных биологически активных веществ; практически все клетки организма, помимо своей специфической функции, выполняют еще и неспецифическую, как бы «общественную», т. е. одинаковую для всех них и заключающуюся в выработке таких важных веществ общерегуляторного назначения, как простагландины, кейлоны и др.

По-видимому, в процессе эволюции и все большей структурнофункциональной дифференцировки органов и тканей происходило не только четкое разграничение функций между отдельными видами клеток, но и одновременно как бы противоположный процесс: вовлечение

вту или иную функцию разных видов клеток. В итоге такого не одностороннего, а сложного развития и оказалось, что значительное число

92

клеток организма, а может быть и все они, нацелены на выполнение не той или иной, а и той, и иной функции. Чаще при этом имеется в виду преимущественная специализация клетки в отношении какойлибо одной, главной для нее функции и менее заметное участие ее в других. Исходя из этих главных функций, традиционно разделяют все клетки организма на печеночные, почечные, миокардиальные и т. д. Однако в связи с развитием новейших, очень точных методов исследования стала все отчетливее вырисовываться «вторая жизнь» клеток, затушевываемая выступающей на первый план их основной деятельностью. Особенно четко это проявляется в условиях патологии, когда требуется компенсировать избирательное нарушение той или иной функции организма. Полифункциональность клеток, дублирование разными типами клеток одной функции и, наоборот, выполнение одной клеткой разных функций имеют глубокую основу на молекулярном уровне, в чем, в частности, проявляется известный принцип «один ген - разные функции» и «несколько генов - одна функция».

Можно полагать, что биологический смысл полифункциональности клеток и дублирования ими сходных функций состоит в регуляции активности ТПС, определяющей потенциальные возможности и надежность (прочность) всей системы в целом. Что касается первого, т. е. компактности системы, то действительно приуроченность каждой из многочисленных функций только к тому или иному органу потребовала бы значительно большего числа последних и объема всего организма, чем при совмещении в клетках каждого из органов нескольких функций. В отношении второго, а именно потенциальных возможностей организма, очевидно, что наличие материальной базы для той или иной функции в нескольких органах позволяет при необходимости интентифицировать эту функцию в значительно большей степени, чем в том случае, если бы она воспроизводилась только в рамках какого-либо одного органа. Наконец, рассредоточение одной и той же функции по разным органам обеспечивает неизмеримо большую возможность для восстановления этой функции и сохранения гомеостаза в случае действия патогенных факторов.

В последнее время данные о диапазоне компенсаторной взаимозаменяемости функций поврежденных органов и состояния активности ТПС быстро расширяются. К ранее известным фактам «взаимопомощи» в выведении шлаков, существующей между почками, легкими, кожей и кишечником, прибавились сведения о компенсации функции поврежденных участков кишечника сохранившимися его отделами (Зуфаров К.А.,1974г.), о такого же рода изменениях работы желудка после повреждения поджелудочной железы (Благовидов Д.Ф., Саркисов Д.С,1976г.; Шаталов В.Н.,1982г.), о структурно функциональной

93

взаимозаменяемости одних отделов нефрона другими (Серов В.В., Уфимцева А.Г.,1967г.). Вероятно, под таким же углом зрения следует рассматривать данные о локализации инсулиноподобного вещества в клетках подчелюстных желез (Рыбакова М.Г.,1978г.). Принцип дублирования является универсальным и прослеживается на всех уровнях организации, начиная, в частности, с работы генетического аппарата (Бочков Н.П., Захаров А.Ф., Иванов В.И.,1984г.).

К изложенному выше следует добавить, что дублирование в регуляции жизненных функций не тождественно пониманию его применительно к техническим системам. Термин «дублирование» может использоваться в биологии только формально, поскольку здесь имеются в виду разные вещества и сходство некоторых эффектов их действия. Так, например, повышение артериального давления следует понимать не как суммацию равнозначных величин, а как тонкое сочетание качественно различных, но взаимодополняющих элементов.

Еще один важный источник огромных резервных мощностей организма состоит в том, что гиперплазия структур, обусловливающая приспособительную интенсификацию какой-либо одной функции, как правило, сопровождается резким притормаживанием других, т.е. автоматическим исключением из активной деятельности соответствующих этим функциям ультраструктур и переходом их в состояние покоя. Так, например, при интенсивной работе той или иной системы органов многие другие снижают интенсивность, своего функционирования, возбуждение одних эмоций, как правило, сочетается с резким угнетением других, в одной и той же клетке адаптивная интенсификация выработки одних ферментов обязательно сопровождается ингибированием продукции других и т. д. Это свидетельствует о том, что организму в высшей степени свойственна способность экономии материальных ресурсов и максимальной концентрации их на главном участке развертывания приспособительной реакции в каждый данный момент. Это свойство одинаково четко прослеживается на всех уровнях организации.

94

ГЛАВА 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ГЕМОДИНАМИКИ НА ОСНОВЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СКРИНИНГОВОЙ ОЦЕНКИ МЕТАБОЛИЗМА И КРОВООБРАЩЕНИЯ

2.1. Исторические взгляды на регуляцию кровообращения и гемодинамики.

На нарушение обменных процессов и гемодинамики в послеоперационном периоде клиницисты обратили внимание давно (М. М. Дитерихс, 1924г.; Е. Л. Березов, 1928г.; В. П. Воскресенский, 1932г., В. А. Головинчиц, 1935г.; П. Л. Сельцовский, А. Г. Соловьев, 1948г.; В. Р. Хесин, 1952г.; А. А. Бусалов, 1961г., и др.). Изучен в определенной мере патогенез и клиника водно-электролитных расстройств и разработаны эффективные методы их коррекции (Ariel, . 1951г.; Moore, 1952г.; Burghele, 1957г.; И.С.Жоров, 1957г.;

A.Е.Стариков, 1957г.; В.И.Стручков, 1961г.; Mertz, Blaja). С внедрением новых методов исследования в клиническую практику за последние 15 – 20 лет резко возросло количество обстоятельных работ, посвященных изучению физиологии и патологии водно-электролитного обмена (Burghele, 1957г.; Moore с соавт., 1959г.; Керпель-Фрониус, 1964г.; Hamburger, 1965г.; В. Н. Бриккер, А. А. Крохалев , 1965г.;

Б. Д. Чудновский, 1966г.; Ю. Е. Вельтищев, 1967г., и др.).

В работах Wilkinson (1960г.), Hardy (1961г.), Hamburger (1965г.)

подчеркивается, что следует различать несколько видов нарушений водно-электролитного обмена, и, следовательно, для эффективного лечения необходимо установить вид нарушений. Однако следует отметить, что и в настоящее время это представляется чрезвычайно сложным, особенно, если учесть, что возникающие нарушения водноэлектролитного обмена при различных заболеваниях, а тем более при хронических нагноительных процессах легких протекают в отсутствие специфической симптоматологии, когда метаболические расстройства оказываются замаскированными основным заболеванием и эти нарушения могут проявиться в поздней стадии.

Механизмы, с помощью которых в каждой новой ситуации устанавливаются оптимальные соотношения между деятельностью сер- дечно-сосудистой системы и метаболическими потребностями, еще полностью не вскрыты. (8, 9, 18, 23, 30, 34, 45, 47, 54, 61, 68, 82, 86, 94, 108, 110, 121, 126, 136, 137, 139, 151, 163, 296, 297, 299). Причиной

95

этого, очевидно, является наличие не одного, а нескольких механизмов регуляции гемодинамики и кислородных режимов организма, сложность их структурной и функциональной организации, методические трудности, возникающие при их изучении, отсутствие в настоящее время достаточного фактического материала, позволяющего судить, с одной стороны, о том, как меняются соотношения между гемодинамикой и скоростью потребления кислорода в разных ситуациях, с другой — какие уровни регуляции оказывают преимущественное действие в том или ином случае, каков количественный вклад тех или иных механизмов регуляции. Отсюда следует вывод, что методы исследования гидроионного равновесия должны обязательно включаться в клиническую и патофизиологическую картину как в дооперационном, так и в послеоперационном периоде, и тем более у тяжелобольных с хроническими нагноительными процессами легких. При этом следует учитывать, что однажды полученные данные не отражают постоянное состояние общего обмена, а лишь тот или иной момент, искаженный тяжелым патологическим процессом, определяющим изменения в обмене воды и электролитов. Таким образом, для эффективной терапии расстройств водно-электролитного обмена необходимы повторные исследования, т. е. динамическое наблюдение за патофизиологической картиной обменных расстройств. Следует отметить, что механизм появления олигурии при острой кровопотере недостаточно выяснен. В настоящее время достоверно установлено, что почечный кровоток очень быстро и чутко реагирует снижением на острую кровопотерю, он уменьшается более чем в 2 раза, и при снижении давления ниже 60мм Hg мочеотделение прекращается. Это можно объяснить следующими факторами:

1)уменьшением массы циркулирующей крови;

2)последующим развитием выраженного спазма кровеносных сосудов как реакции на появление острой олиговолемии, а также воздействие катехоламинов. Предполагают, что при этом имеет место сужение прекапилляров почек с последующим повышением сопротивления кровообращения. По Brod (1964г.), такая реакция имеет место не только при кровопотерях, но и при других травмах, включая и психическую.

В настоящее время имеется указание на наличие специальных рецепторов в стенках предсердий, а также специальных нервных волокон, идущих от них через блуждающий нерв. Данные рецепторы реагируют на степень растяжения стенок предсердий (Anderson и сотр., 1958г.). Как известно, степень растяжения стенок предсердия зависит и от степени их наполнения кровью (Gauer, Henry, 1956г.; Albers, 1956г. и др.). При большом растяжении, вернее при большом

96

наполнении предсердий, возникают импульсы, идущие в центральную нервную систему (гипоталамус, гипофиз) с последующим уменьшением концентрации АДГ в сосудах, идущих от головного мозга, в результате чего увеличивается диурез, уменьшается объем внеклеточного сектора и количество циркулирующей крови. Вследствие этого растяжение предсердий уменьшается. При кровопотерях степень наполнения предсердий уменьшается, следовательно, и степень растяжения их также уменьшается.

Возникающие импульсы в упомянутых рецепторах предсердий по тем же каналам способствуют увеличению выделения АДГ, с развитием последующей олигурии, увеличением объема внеклеточного сектора и объема циркулирующей плазмы. Это приводит к изменению степени растяжения предсердий. Согласно другим данным, колебания объема циркулирующей крови и внеклеточного сектора (Mertz, 1962г.) через центральную нервную систему соответственно изменяют функцию коры надпочечников и, следовательно, выделительную функцию почек.

По Керпель-Фрониусу (1964г.), изменения объема внеклеточного сектора происходят, прежде всего, в связи с рефлекторной реакцией, а позднее проявляется гормональная реакция.

В свете этих высказываний можно предполагать, что в послеоперационном периоде имеют значения изменения функции коры надпочечников. Э. Керпель-Фрониус указывает, что постоперационная реакция, наступающая за всяким хирургическим вмешательством, обычно проходящая в ближайшие дни, иногда может принимать ненормальное течение, вызывая опасные для жизни состояния. К ним он относит следующие:

а. Чрезмерная реакция, развивающаяся обычно вслед за тяжелыми травмами. Сюда относятся случаи травматического шока с возможным тубулярным некрозом почек или с существующим много недель отрицательным азотным балансом, приводящим к серьезным постоперационным дистрофиям, восстановление которых может продолжаться длительное время.

б. Деплеционная реакция у больных с алиментарной дистрофией и с другими поражениями. Речь идет о «вялом, затяжном» ответе на вмешательство, со склонностью к плохому заживлению ран и ко множественным осложнениям.

в. Гипоадренальная реакция у лиц с анатомической или функциональной недостаточностью коры надпочечников. Это состояние характеризуется почечными потерями соли и воды, а также склонностью к шоку, оно хорошо поддается воздействию гормонов коры надпочечников.

97

г. Экстраренальная реакция, которая, наряду с нормальной реакцией, встречается наиболее часто. Это осложнение открывает для тяжелых потерь электролитов и воды ненормальные пути выделения: рвоту, поносы, свищи, обструкцию желудочно-кишечного тракта, ожоги, мокнущие раневые поверхности. Такие потери могут наступать до операции, во время операции и после нее. На такое состояние неблагоприятно влияет одновременное уменьшение введения калорий, воды и электролитов. Неучитывание таких дефицитных состояний в прошлом, вероятно, было одной из главных причин смертельных исходов.

д. Ятрогенные поражения, т.е. осложнения нормального течения постоперационной реакции неуместными терапевтическими вмешательствами. В результате таких вмешательств могут возникать водное отравление, отеки, гиперкалиемия, гипернатриемия и эксикоз.

е. Шок, вызванный непосредственной кровопотерей, является самым простым, но и самым опасным нарушением хода операции.

Нарушения метаболических процессов в постоперационном периоде, в том числе и расстройства водно-электролитного обмена, в последнее время все чаще связываются с гиперфункцией коры надпо-

чечников (Cuthbertson, 1942г.; Eliel, 1950г.; Le-Quesne, 1957г.; Moore, 1959г.; Selye, 1961г. и др.). Однако специальные исследования этого вопроса после больших гинекологических операций не подтверждают это мнение. Что касается данных об изменении гомеостаза при операции на легком, то следует предполагать более комплексный механизм.

Во-первых, невозможно не учитывать установленный нами факт наличия значительных изменений со стороны объема и состава внеклеточного сектора у этих больных в дооперационном периоде.

Во-вторых, у большинства из них заболевание протекает с нарушениями кровообращения, выраженными в различной степени. У больных бронхоэктатической болезнью обнаруживается гиповолемия или гиперволемия, гипергидратация или гипогидратация внеклеточного сектора, диспротеинемия и гипопротеинемия, уменьшение онкотического давления, изменение скорости кровотока, увеличение минутного и «центрального» объема крови, изменения фаз сердечного цикла, уже не говоря об изменениях ЭКГ, описанных многими исследова-

телями (Г. Ф. Ланг, 1936г.; М. Г. Уделынов, 1955г., 1958г.; Lenzl, 1959г.;

В. В. Парии и Ф. З. Меерсон, 1960г.; Е. Б. Бабский и Л. С. Ульянинский, 1961г.; В. С. Сальманович, 1961г.; М. Б. Тартаковский, 1961г.; Hoffmann

иKreinfeld, 1962г.; Т. Н. Герчикова, 1963г., 1964г.; В. Н. Бриккер, 1965г.

идр.).

98

В-третьих, на течение послеоперационного периода сказывается и влияние наркоза и самой операции как раздражение рефлексогенных зон, значительная кровопотеря, гиперкапния и повышение внутрилегочного давления и другие изменения.

В-четвертых, наличие в послеоперационном периоде дыхательной недостаточности и гипоксии, большие потери воды в результате гипервентиляции, потеря солей в связи с обильным потоотделением и плевральной экссудацией.

Несмотря на то, что взаимосвязь между показателями гемодинамики и кислородными параметрами доказана многочисленными исследованиями, количественные соотношения между ними более детально начали изучаться лишь в последнее время. Значительным стимулом для развития исследований в этом направлении стало успешное применение математического моделирования в физиологии дыхания и кровообращения. Математическое моделирование, базируясь на общей схеме регулирования отражающей связи между регулируемыми параметрами и регулирующими воздействиями, требует наличия сведений не только о качественных, но и о количественных соотношениях (132 – 157).

2.2. Cобственные взгляды на проблемы регуляции кровообращения и гемодинамики.

Следует отметить, что принцип слежения за величиной артериального давления является пока единственным принципом, который сформулирован в физиологии кровообращения в терминах теории управления и вошел в известные нам работы по математическому моделированию системы кровообращения (47, 69, 72, 73, 122, 132, 139, 143, 154, 339, 337).

Значение рефлекторного поддержания артериального давления в регуляции системы кровообращения в зависимости от терморегуляции организма и клеточного состава крови окончательно не установлено. Гипотеза формирования артериального давления как основного принципа регуляции сердечно-сосудистой системы подвергнута критике, так как определенные экспериментальные данные не укладываются в ее рамки, а поиск другой величины, информирующей высшие центры о потребностях организма в кровотоке, величины, непосредственно отражающей обменные процессы, пока не привел к убедительным результатам. В последнее время большое число работ (особенно электрофизиологические исследования) посвящено выяснению роли механизмов барорецепторных рефлексов и сравнительно мало — выяснению системных принципов управления кровообращением. В этом

99

отношении, нам кажется, полезную роль должны сыграть работы по математическому моделированию системы кровообращения. С системных позиций любую проблему можно описать функцией , определяющей отношение между организмом и его состоянием в условиях внешней среды. Класс проблемы и алгоритм ее решения можно определить, выяснив, что именно в проблеме является неизвестным. Проблемы, в которых объект (организм) задан, и необходимо определить, какое неизвестное состояние он имеет в условиях заданной внешней среды, относятся к проблемам анализа. Решение проблемы анализа предполагает выполнение следующих этапов: составление модели биологической объекта, оценка функционального и морфологического состояния модели, определение морфо-функционального состояния объекта из его модельного представления, построенного на общих, свойственных только живым процессах. (150, 152, 154, 155, 156, 157). В этом отношении внимание исследователей привлекает взаимосвязь между артериальной гипертензией и рядом других факторов, таких как резистентность к инсулину, повышенная концентрация триглицеридов в липопротеидах очень низкой плотности (ЛПОНП) в сочетании со сниженной концентрацией холестерина липопротеидов высокой плотности (ХС ЛПВП).

Исходя из этих представлений, общим свойством всех биологических процессов в организме человека является то, что они осуществляются за счет энергетических ресурсов организма, который взаимосвязан с синтезом и распадом гликогена, гликолизом, гликогенолизом, цикла трикарбоновых кислот, пентозофосфатного пути окисления углеводов, глюконеогенеза. Важным звеном энергетического обеспечения является метаболизм липидов, включающий переваривание и всасывание липидов, окисление жирных кислот, биосинтез жирных кислот, биосинтез триглицеридов. Все эти биохимические превращения завершаются образованием гемохромогенных пигментов, которые образуются в организме при синтезе и распаде гемоглобина. При этом биохимические изменения и энергетический уровень организма зависит от преобразования связей СО2, О2, NO, NH, которые под влиянием атмосферного давления, газового состава атмосферы, клеточного состава крови и системы кроветворения изменяют температуру объекта, что сопровождается преобразованием энергии (энтальпии и энтропии). При этом носителем энергии в организме человека являются:

а. непрерывно синтезируемые молекулы аденазинтрифосфата

(АТФ);

б. углеводы, жиры, белки, служащие для хранения запасов энергии. Возможность синтеза энергии будет осуществляться, пока суще-

ствует адекватная гемодинамика, которая взаимосвязана с кровооб-

100