3 курс / Патологическая физиология / Пат_физиология_Курс_лекций_по_общей_патологии_В_В_Моррисон,_Н

Очень неблагоприятным следствием повышенного напряжения углекислого газа в крови являются спазм бронхиол, гиперсекреция слизи, что ухудшает бронхиальную проходимость и углубляет дыхательную недостаточность. В итоге у больных с бронхолегочной патологией возникает сложный комплекс нарушений газообмена, сводящийся:

1)к недостаточному выведению СО2 из крови;

2)к кислородному голоданию тканей из-за низкой альвеолярной вентиляции;

3)к высокому потреблению кислорода дыхательной мускулатурой;

4)к снижению кровоснабжения тканей. Возникает сочетание дыхательного и негазового ацидоза.

Спазм почечных сосудов снижает образование мочи, так как падение рН

значительно ухудшает перфузию почечных клубочков. Такое снижение мочеобразовательной функции часто наблюдается у больных с легочной недостаточностью. При этом почки замедляют выведение с мочой ионов калия.

Значительный избыток углекислого газа может вызвать также коматозное или наркотическое состояние.

При газовом ацидозе концентрация ионов натрия и кальция в плазме крови практически не меняется, содержание ионов хлора умеренно снижается

иимеется тенденция к гиперкалиемии.

Вусловиях значительного и продолжительного повышения рСО2 крови происходит возрастание осмотического давления плазмы крови за счет увеличения концентрации в плазме таких активных в осмотическом отношении элементов, как ионы водорода и бикарбоната. При этом следует учитывать, что ионы водорода, вступающие в соединение с молекулами белка (как внутри клеток, так и в плазме), утрачивают осмотическую активность.

Основное лечебное воздействие при дыхательном ацидозе должно быть направлено на восстановление необходимого объема легочной вентиляции (устранение причины, искусственная вентиляция, бронходилятаторы).

4.5. Негазовый алкалоз

Этот вид нарушения кислотно-основного состояния, хотя и встречается реже ацидозов, но все-таки не является редкой формой патологии.

Первичным механизмом сдвига равновесия при негазовом алкалозе является потеря организмом нелетучих кислот или избыточное введение в

организм оснований. В связи с этим причины, приводящие к развитию негазового алкалоза, немногочисленны. Это прием большого количества щелочных веществ (чаще бикарбоната натрия при изжоге, щелочных минеральных вод). Возникает негазовый алкалоз также при потере большого количества желудочного сока при частой и неукротимой рвоте, например, при токсикозе беременных, при кишечной непроходимости, пищевых токсикоинфекциях; при желудочном свище, при многократном повторном отсасывании содержимого желудка. Нередко повторяющаяся рвота у детей бывает при пилоростенозе, при тяжелом коклюше. Повышенная потеря хлора с мочой и гипохлоремический алкалоз бывают во время длительного лечения ртутными мочегонными и гипотиазидом.

Негазовый алкалоз развивается при избыточной секреции стероидных гормонов надпочечников или длительном лечении этими гормонами. В этом случае возникает гипокалиемический алкалоз, вызванный обеднением плазмы крови и клеток калием вследствие его потери с мочой.

Компенсация негазового алкалоза достигается благодаря угнетению дыхательного центра в результате снижения концентрации в организме водородных ионов. Однако такая компенсация не может быть длительной, поскольку гиповентиляция приводит к задержке в организме углекислого газа, развитию в результате этого гипервентиляции и нормализации напряжения углекислоты.

Компенсация также происходит за счет выведения и связывания избытка оснований. Этому в определенной степени способствует деятельность почек. При негазовом алкалозе с мочой может выделяться избыточное количество аниона бикарбоната, преимущественно в виде бикарбоната натрия. Образования кислых фосфатов и усиления аммониогенеза при этой форме патологии не происходит. Титруемых кислот в моче мало, она имеет щелочную реакцию.

Некоторую роль в компенсации негазового алкалоза играет белковый буфер, который в условиях накопления в организме оснований отдает в плазму ионы водорода, связывая катионы натрия. Часть избыточных анионов бикарбоната уходит в эритроциты и обменивается на ионы хлора.

Показателем некомпенсированного негазового алкалоза является повышение рН более 7,45, возрастание величин ВВ, АВ, SВ и, следовательно, возникновение избытка оснований (ВЕ более +2,5 ммоль/л).

При некоторых состояниях наблюдается своеобразное течение этого патологического процесса из-за особенностей причин развития алкалоза. Так, при потере желудочного сока вследствие рвоты наблюдается потеря большого количества соляной кислоты, ионов хлора, хлористого натрия. При этом

уменьшается выработка аммиака, увеличивается выведение бикарбоната и рН мочи может превышать 7,5.

В связи с потерей через почки большого количества натрия при негазовом алкалозе наступает снижение осмотического давления во внеклеточной жидкости и чрезмерное выведение при этом воды, в результате чего происходит обезвоживание организма. В случае значительной потери калия может страдать функция миокарда, отмечаются нарушения со стороны центральной и периферической нервной системы.

Негазовый алкалоз гораздо легче предупредить, чем лечить. При оказании помощи больным с данным видом нарушения кислотно-щелочного баланса прежде всего стараются по возможности устранить действие вызывающей его причины. Далее возмещают дефицит ионов водорода, удаляют избыток бикарбоната, корригируют гипохлоремию и гипокалиемию, применяют антагонисты альдостерона (табл. 4).

4.6. Газовый алкалоз

Причинами газового алкалоза являются различные воздействия, повышающие объем легочной вентиляции и способствующие выделению углекислого газа из крови. Это наблюдается при дыхании разреженным воздухом на большой высоте. В этом случае появлению одышки и

сопутствующей ей гипокапнии способствуют пониженное напряжение углекислого газа в атмосфере и возбуждение дыхательного центра вследствие кислородного голодания (низкое напряжение кислорода в разреженной атмосфере). Дыхательный алкалоз развивается также при одышке, возникающей при поражении мозга (травма, энцефалит, инсульт, опухоль и др.), при гипертермии, при избыточном приеме салицилатов. Необходимо отметить, что самопризвольная одышка очень долго продолжаться не может, так как потеря большого количества углекислого газа ведет к падению возбудимости дыхательного центра и прекращению одышки. Этого не происходит при гипервентиляции при чрезмерном усилении искусственного дыхания с помощью аппаратов. Длительная искусственная вентиляция легких без контроля рСО2 крови может привести к тяжелому респираторному алкалозу, осложненному метаболическим ацидозом и глубоким угнетением дыхания.

Метаболическая компенсация дыхательного алкалоза сводится к уменьшению щелочных резервов крови (ВВ, SВ, АВ - ниже нормы, ВЕ смещается в сторону дефицита оснований) и накоплению водородных ионов. В этой компенсации основная роль принадлежит почкам, которые при снижении рСО2 уменьшают секрецию водородных ионов и реабсорбцию бикарбоната. При этом пониженное содержание угольной кислоты уравновешивается соответствующим снижением НСО3- в крови и соотношение компонентов бикарбонатного буфера снова приближается к 1:20. Уменьшение в плазме анионов НСО3- вызывает выход ионов хлора из эритроцитов и гиперхлоремию. Ионы водорода освобождаются из клеток в обмен на ионы калия, поэтому при газовом алкалозе всегда существует угроза развития гипокалиемии. Установлена закономерность, что при снижении рСО2 на 10 мм рт.ст. концентрация калия уменьшается на 0,5 ммоль/л.

В процессе потери с мочой НСО3- вместе с ним в виде NаНСО3 из крови неизбежно теряется катион натрия. В условиях повышения рН крови образование иона аммония подавлено, преобразование основных фосфатов в кислые ослаблено, титруемых кислот в моче мало, рН ее высок.

Определенную роль в компенсации сдвига при респираторном алкалозе играет белковый буфер, который в этих условиях диссоциирует с освобождением в плазму ионов водорода. Однако белки при этом связывают ионы натрия, концентрация которых в плазме еще более падает.

При дыхательном алкалозе развиваются разнообразные патологические изменения в организме, в основном со стороны сердечно-сосудистой системы. Так, наблюдается снижение тонуса сосудов, что влечет за собой уменьшение артериального и венозного давления. Происходят депонирование крови, уменьшение объема циркулирующей крови и снижение венозного возврата крови к сердцу, уменьшение ударного и минутного объема сердца. Все это приводит к снижению тканевого кровотока, развитию гипоксии и метаболического ацидоза, который в этом случае должен рассматриваться как защитная реакция организма на респираторный алкалоз.

5.1. Патогенное действие ионизирующей радиации

Общая характеристика повреждающего действия радиации

В числе неблагоприятных факторов среды обитания, воздействующих на человека, особо следует выделить радиоагрессию, причем, если действие на организм высоких доз облучения, вызывающих лучевую болезнь, изучено с достаточной полнотой, то представления о влиянии естественного фона радиации или доз, лишь незначительно превышающих таковой, менее четки. Следует учитывать и то, что, хотя излучение неощутимо и вызванные им биологические нарушения могут не проявляться в течение многих лет, синергическое взаимодействие доз излучения, ненамного превышающих фоновое, с другими неблагоприятными факторами (химическими, биологическими, например, ретровирусы) может явиться генотоксическим.

Население индустриальных городов постоянно испытывает влияние как естественных источников ионизирующего излучения, так и техногенного фона. Ионизирующее излучение (т.е. излучение, вызывающее ионизацию атомов) делится по своим физическим свойствам на два вида: квантовое (фотоновое) и корпускулярное. К первому относятся гамма-излучение и рентгеновские лучи, ко второму - нейтроны, протоны, пучки быстрых электронов, - и - частицы, пи-мезоны и др.

Разные виды излучений различаются характером распределения энергии в веществе. В зависимости от типа излучения и величины энергии механизм взаимодействия различен. Так, -частицы имеют небольшую глубину проникновения, но значительную плотность ионизации; пи-мезоны обладают сильнейшей ионизацией вещества, быстрые нейтроны вызывают наведенную радиоактивность с образованием в тканях организма радионуклидов; рентгеновское и -излучение приводит к ионизации вещества через образование вторичных электронов.

Воздействие радиации на организм человека реализуется двумя путями: внешним облучением и внутренним облучением. К внешним источникам облучения относятся:

1)космические лучи, падающие на Землю (средняя доза для жителей Земли - 0,5 мЗв в год (поглощенная доза рентгеновского излучения 1 Гр (100 рад) равна его эквивалентной дозе - 1 Зв, Sivert - шведский физик);

2)радиоактивные элементы, содержащиеся в земле ( излучение от фосфорных удобрений, выбросы атомных и тепловых электростанций);

3)излучения рентгено-диагностической аппаратуры, использование радиофармацевтических препаратов;

4)излучение строительных материалов, из которых сооружены современные жилые дома; источником большой дозы естественной фоновой радиоактивности в жилых помещениях (согласно выводам службы Всемирной организации здравоохранения) является распад радона (Ra-226) и накопление продуктов его распада, действующих повреждающе на эпителий легочной ткани.

Внутреннее облучение связано с тремя возможными путями поступления радиоактивных веществ в организм: а) ингаляционным, б) пероральным (с пищей и водой), в) через кожу (путем абсорбции при ее повреждении).

Загрязнение воздушным путем происходит в результате оседания радионуклидов из воздуха на наземные части растений, фиксации их на поверхности и частичного проникновения внутрь растительной ткани. Существуют три механизма поверхностного загрязнения: листовое, флоральное (захват соцветиями) и поступление радионуклидов в корни. В условиях непрерывных выпадений радиоактивных осадков (работа тепловых, атомных станций, использование ядерных устройств, выбрасывающих торий, уран, свинец, полоний и т.д.) загрязнение происходит преимущественно через поступление радионуклидов в корни растений и захват их соцветиями.

Для внутреннего облучения характерно отдаленное действие, обусловленное постепенным накоплением в организме радиоактивных элементов, поступающих с пищей, водой, через кожу и т.д. Определенная органотропность накапливающихся радионуклидов может привести к высоким локальным дозам радиации. Действие инкорпорированных изотопов определяется несколькими моментами:

а) неравномерным распределением их в тканях; б) длительностью полураспада; в) химической активностью.

Так, почки хорошо усваивают радиоактивный Са (биологические эффекты связаны с - и - излучающими радионуклидами); радиоактивный йод (испускающий - и -излучения) сорбируется щитовидной железой. Ионы К+ и Na+ встречаются во всех клетках организма, следовательно, их радиоактивные формы будут распространены по всему организму. Так, естественный радиоактивный калий, поступающий в организм через желудочно-кишечный тракт, создает достаточно мощную дозу в тканях половых желез: 0,02 Гр в год.

Внутреннее облучение может быть весьма длительным за счет долго живущих и медленно выводящихся из организма элементов, таких как стронций (Sr) - 90, цезий (Cs) - 137, кальций (Са) - 14, уран (U) - 238,

плутоний (PL) - 239 и т.д., и явиться основной причиной генетических повреждений.

Действие малых доз ионизирующего излучения приводит к так называемым отдаленным последствиям радиационных повреждений: канцерогенезу, лейкозу, катаракте, сокращению продолжительности жизни, преждевременному старению и т.д. Биологические эффекты радиационного воздействия определяются видом излучения, относительной биологической эффективностью данного вида излучения (ОБЭ), величиной поглощенной дозы, мощностью излучения. Из всех разновидностей радиационных излучений наибольшим биологическим действием обладают α-излучение, протоны, быстрые нейтроны. Единицей измерения является Грей (Гр), 1 Гр = 1 Дж / кг

Биологическая активность ионизирующего излучения возрастает по мере увеличения мощности дозы. Повреждающее действие радиации более выражено при кратковременном воздействии, чем при длительном облучении в одной и той же дозе. Облучение может быть однократным, дробным или длительным. При дробном и длительном облучении повреждение тканей обусловлено более высокими суммарными дозами. Тяжесть радиационных поражений зависит от площади облучаемой поверхности тела, реактивности организма, возраста, пола, функционального состояния индивидуума на период радиационных воздействий.

Механизм действия ионизирующей радиации. Общие вопросы патогенеза

Различают прямое и непрямое действия радиации. Прямое действие излучения связано с тем, что его энергия превышает энергию внутримолекулярных и внутриатомных связей и, проникая в молекулу, вызывает ионизацию, возбуждение и разрыв связей. Непрямое действие радиации обусловлено химическими веществами, образующимися при первичной ионизации молекул растворителя. Основным растворителем в биологических средах является вода, составляющая 80% массы тела. При действии ионизирующего излучения происходит радиолиз воды, в результате чего образуются свободные радикалы ОН-и Н+, которые вступают во взаимодействие, с возбужденной молекулой воды, кислородом тканей, дополнительно образуя перекись водорода Н2О2, радикал гидропероксида НО2, синглетный кислород О2 и т.д.

Продукты радиолиза воды обладают очень высокой биохимической активностью и способны вызывать реакции окисления по любым связям. Важное значение имеют реакции свободных радикалов с белковыми макромолекулами, в частности, с ферментами. Наибольшая радиочувствительность отмечена у тиоловых ферментов, содержащих сульфгидрильные группы.

Окислению подвергаются ненасыщенные жирные кислоты и фенолы, в результате чего образуются липидные и хиноновые радиотоксины (ЛРТ и ХРТ).

Действие радиации на клетку. Радиотоксины угнетают синтез нуклеиновых кислот, действуют на молекулу ДНК, изменяют активность ферментов, реагируют с липидно-белковыми внутриклеточными мембранами.

При прямом попадании ионизирующих частиц в макромолекулу поглощенная энергия может мигрировать по молекуле, реализуясь в наиболее уязвимых местах, где и происходит разрыв внутримолекулярных связей. Если мишенью явилась молекула ДНК, возникают генные и хромосомные мутации.

Прямому повреждению подвержены макромолекулы сложных белков, нуклеопротеидные комплексы, липопротеиды. Таким образом, радиохимические реакции вызывают прямое и опосредованное (через продукты радиолиза воды и радиотоксины) повреждение важнейших биохимических компонентов клетки - нуклеиновых кислот, белков, ферментов, изменяют течение ферментативных реакций.

Эти и более тонкие нарушения генетического аппарата приводят к нарушению наследственных свойств клетки, угнетению синтеза ДНК, специфических белков, нарушению обменных процессов.

Деление клетки тормозится или протекает ненормально. Повреждаются все органоиды клетки. Ионизирующее излучение повреждает внутриклеточные мембраны, ядро, митохондрии, эндоплазматический ретикулум, лизосомы клеток. Из поврежденных лизосом освобождаются РНКазы, ДНК-азы, катепсины, разрушающие нуклеиновые кислоты, протоплазматические и ядерные белки. В мембранах митохондрий нарушается окислительно-восстановительное фосфорилирование, что приводит к изменению энергетики клетки. Нарушение энергетического обмена - одна из главных причин остановки синтеза нуклеиновых кислот, ядерных белков, торможения митоза.

Различные типы тканей обладают различной радиочувствительностью. Самой высокой чувствительностью обладают те ткани, в которых процессы деления клеток выражены наиболее интенсивно. К ним относятся, в первую очередь, кроветворная и лимфоидная ткани, где идет постоянное обновление клеток. Высокой митотической активностью отличаются железистый эпителий пищеварительных и половых желез, покровный эпителий кожи, далее эндотелий сосудов. На последнем месте в этом ряду — хрящевая, костная, мышечная и нервная ткани.

Неодинаковая радиочувствительность тканей объясняется несколькими моментами:

а) различной интенсивностью митотического деления, б) интенсивностью обменных процессов, в) степенью дифференцировки, г) биохимическим составом.

Действие ионизирующего излучения на организм. Действие ионизирующей радиации, начавшееся на биохимическом уровне, в целостном организме реализуется в форме определенных клинических симптомокомплексов (лучевые поражения). Они могут быть местными (лучевые ожоги, некрозы, катаракты) и общими (лучевая реакция, острая и хроническая лучевая болезнь).

Основные симптомокомплексы при действии ионизирующего излучения определяются поглощенной дозой радиации. Через сутки после действия сверхпороговой дозы в системе кроветворения и лимфоидной ткани отмечается дефицит лимфоцитов, гранулоцитов, что снижает иммунобиологическую защиту организма. Снижение активности фагоцитоза, угнетение образования антител способствуют развитию инфекции уже на ранних этапах течения лучевой болезни. Особенно активно развивается инфекция на входных воротах, то есть в полости рта, кишечнике. Иногда причиной гибели больного является пневмония. При действии ионизирующего излучения происходит повышение проницаемости барьеров, например, проницаемости слизистой оболочки кишечника, что способствует всасыванию в кровь токсических продуктов. Нарушение функции

пищеварительного тракта, кишечная аутоинфекция приводят к истощению организма.

Другим важным признаком лучевого поражения является геморрагический синдром, который может проявиться в виде наружных точечных кровоизлияний или внутренних кровотечений. В патогенезе этих изменений имеет значение тромбоцитопения. В связи с нарушением периода созревания тромбоцитов в костном мозге изменяются их физиологические свойства (падает способность к агрегации и последующему выделению из них факторов свертывания крови). В патогенезе геморрагического синдрома имеет значение также изменение сосудистой стенки, в частности, при действии радиации нарушается способность клеток вырабатывать полисахариднобелковые комплексы для построения базальной мембраны, соединительнотканные волокна разрушаются, основное вещество деполимеризуется. Из поврежденных тканей освобождаются биологически активные вещества, которые усиливают нарушение тонуса и резистентность сосудов, что приводит к функциональной неполноценности последних и, в частности, к нарушению микроциркуляции.

Патогенез нарушений со стороны нервной системы несколько иной, что объясняется высокой радиоустойчивостью нервных клеток. Грубые структурные нарушения и гибель нервных клеток отмечаются при достаточно высоких дозах ионизирующего излучения. Через несколько секунд после действия больших доз радиации происходит раздражение нервных рецепторов продуктами радиолиза и распада тканей, в результате чего импульсы, поступая в нервные центры, могут нарушать их функциональное состояние.

Со стороны эндокринной системы первоначальные признаки активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы могут сменяться истощением функции данных желез.

Острая лучевая болезнь. В зависимости от дозы ионизирующего излучения возникают нарушения от едва уловимых реакций со стороны различных систем организма до острых форм лучевой болезни. Острая лучевая реакция. Острая лучевая реакция развивается при небольших дозах облучения (0,5- не более 1 Гр). Это самая лёгкая степень лучевого воздействия на организм, она проявляется преходящими изменениями лишь в наиболее радиопоражаемых тканях (главным образом, кроветворной, а также сперматогенной). Жалоб, как правило, у таких людей нет, состояние остается удовлетворительным, отсутствуют внешние клинические проявления. При исследовании крови находят снижение количества лимфоцитов, гранулоцитов, тромбоцитов. При облучении яичек в дозе 0,5Гр отмечается кратковременная стерильность. Через три-четыре недели всё возвращается к норме. При облучении в дозе 1–10 Гр развивается типичная форма острой лучевой болезни, с преимущественным поражением костного мозга (костномозговая форма). Доза от 10–20 Гр вызывает развитие кишечной формы острой лучевой болезни, доза от 20–80 Гр приводит к развитию токсемической (сосудистой) формы заболевания, доза выше 80 Гр вызывает развитие церебральной формы лучевой болезни.