Значение внешней среды в патологии

Факторы среды обитания в значительной мере определяют состояние здоровья человека, что особенно актуально в XXI в., когда потребительский подход к природным ресурсам привёл к созданию экологически опасных зон, изменению уровня рождаемости, смертности, продолжительности жизни. В современных условиях жизни особое значение приобретают факторы питания, окружающей среды, химические, физические и другие.

Факторы окружающей среды

Факторы окружающей среды включают в себя экологические, вытекающие из взаимодействия человека с окружающей природой, и производственные.

Производственные факторы

Среди факторов внешней среды возрастает доля вредностей, являющихся продуктами деятельности самого человека. Среди них основную роль играют промышленные отходы, являющиеся причиной 20% заболеваний системы органов дыхания и 9% патологии системы кровообращения. Примерно 40% городского населения проживает в экологически опасных зонах. В городах преобладает загрязнение тяжёлыми металлами и оксидом углерода, а в сельской местности — пестицидами, гербицидами. Ведущую роль в загрязнении городов играют бенз­пирен, свинец, ртуть, хром и никель. За

грязнения промышленными отходами в зависимости от их выбросов определяют структуру заболеваемости отдельных регионов страны.

Тяжёлые металлы накапливаются в организме, они обладают мутагенным, тератогенным, канцерогенным, гонадотоксическим и эмбриотоксическим действием. Депонируясь в тканях эмбриона, металлы способствуют появлению неполноценного потомства.

Органические соединения выбрасывают в воздух нефтеперерабатывающие и химические предприятия. В структуре отходов наибольшую долю составляют сернистый ангидрид (продукт сгорания каменного угля), твёрдые вещества (пыль), оксид углерода, оксид азота.

Около 5–10% химических соединений, используемых человеком в хозяйственной деятельности, являются мутагенами и способны вызывать нарушения в генетическом аппарате. Нарушения в половых клетках приводят к гибели эмбрионов, бесплодию, рождению детей с наследственными дефектами. Цитогенетические исследования спонтанных абортов показывают, что в среднем каждый второй дефект связан с мутацией в половых клетках родителей или оплодотворённой яйцеклетки на ранних стадиях её развития. Причём в 95% случаев это вновь возникшие геномные мутации. Чем выше частота хромосомных аномалий у эмбриона, тем раньше происходит прерывание беременности, достигая 70% на сроке беременности до 8 нед. С загрязнением среды обитания промышленными отходами связано снижение репродуктивной функции населения, причём не только женщин, но и мужчин. В результате снижается количество детей в семьях, где женщины и мужчины заняты на вредном производстве. В жилых массивах, расположенных вблизи предприятий газодобывающей промышленности, органического синтеза, нефтехимии у детей чаще возникают болезни органов дыхания; растёт также заболеваемость других органов и систем. Изменение показателей здоровья регистрируется на значительном расстоянии от источников загрязнения. Таким образом, оценка опасности мутагенов в окружающей среде является важнейшей задачей, которая стоит перед медицинскими работниками.

Гипокинезия (снижение двигательной активности) и гиподинамия (снижение мышечной нагрузки) являются серьёзными патогенными факторами, причём в условиях производственной деятельности они часто сочетаются. Гиподинамия вызывает атрофию мышечной ткани, распад белка, снижение энергозатрат, нарушение газообмена, нарушение функции сердечно-сосудистой системы, снижение массы миокарда и снижение тонуса сосудов. Происходит изменение структуры костной ткани с вымыванием кальция и фосфора, снижается прочность костей. Нарушаются обратные связи мышц с вегетативными центрами головного мозга. Увеличивается активность системы гипофиз–надпочечники с последующим её истощением. Это ведёт к снижению адаптивных возможностей организма, предрасположенности к инфекциям.

Психоэмоциональное напряжение является вторым по значению патогенным фактором современного производства. Эта вредность возникает в связи с необходимостью переработки человеком большого объёма информации в условиях дефицита времени. Адекватное напряжение мобилизует адаптационные процессы, но чрезмерные психоэмоциональные напряжения, особенно длительные или часто повторяющиеся, вызывают декомпенсацию механизмов адаптации и служат причиной неврозов и болезней адаптации (Г. Селье).

Особенность производственных факторов состоит в том, что они не вызывают сразу грубых изменений в организме, но действуя постепенно и в течение длительного времени, исподволь формируют ограничение функциональных возможностей организма, связанное со снижением защитно-приспособительных процессов. В результате развивается преморбидное состояние (состояние между здоровьем и болезнью), протекающее без выраженных проявлений патологии и характеризующееся изменением реактивности организма и устойчивости к нагрузкам. Однако позднее формируются профессиональные заболевания (см. ).

Химические и лекарственные факторы

Среди химических и лекарственных факторов наибольшее значение принадлежит интоксикации алкоголем, наркотиками и наркотически действующими веществами, окисью углерода, свинцом, метиловым спиртом и органическими растворителями.

Отравляющее действие химических веществ зависит от дозы, способа проникновения в организм, защитных процессов. Одно и то же вещество в зависимости от дозы может проявлять либо лечебный, либо токсический эффект. Реактивность организма (возраст, состояние защитных систем) в значительной степени модифицирует действие отравляющего вещества, также важен путь его введения. Препараты, применяющиеся парентерально или ректально, оказывают более выраженный эффект, по сравнению с гастроэнтеральным введением, так как могут попадать в кровоток, минуя печень, через ректальное сосудистое сплетение.

Токсические вещества имеют неорганическое (кислоты, щёлочи, соли свинца, ртути, мышьяка) или органическое происхождение (алкоголь, эфир диэтиловый, хлороформ, фенольные и цианистые соединения), а также могут быть растительными (бледной поганки, грибов семейства псилоциба) и животными (змеиный яд).

В зависимости от клинической картины отравлений различают вещества общетоксического действия (наркотики, цианиды), яды кровяные (окись углерода, метгемоглобинообразователи), гепатотропные (четырёххлористый углерод, органические растворители), удушающие (хлор, фосген), нервные (стрихнин, героин и др.). Это разделение по группам относительно, так как токсические вещества могут иметь несколько органов-мишеней (гепатотропные токсические вещества поражают печень и почки).

Повторное проникание веществ в организм может сопровождаться понижением первоначального эффекта (повышением толерантности), что объясняется повышением активности ферментов, разрушающих эти вещества, или усилением выведения ядов почками или кишечником, связыванием с глюкуроновой кислотой с последующим выведением, нейтрализацией буферными системами и пр. Повышение чувствительности может быть связано с аллергизацией к этому веществу. У некоторых веществ наблюдается способность кумулироваться в организме из-за плохого выведения или разрушения в печени (наперстянка, ртуть, свинец) (см. ).

Факторы питания

Факторы питания приводят к чрезмерному или недостаточному отложению жира в жировых депо.

Изменение состава пищи делает её некачественной, в ней может содержаться недостаточное количество полноценных белков, жиров, витаминов, микроэлементов или избыток калорий. Болезни, связанные с питанием, могут возникать при голодании, избыточном поступлении питательных веществ с пищей, недостаточном усвоении питательных веществ.

Голодание

Голодание — состояние организма, возникающее при полном отсутствии, недостаточном поступлении в организм пищевых веществ, необходимых для нормального обмена, или нарушении их усвоения.

По форме голодание различают:

 абсолютное (отсутствие пищи и воды);

 полное (отсутствие пищи, но с приёмом воды);

 неполное (при сниженной калорийности пищи);

 частичное (при недостаточном поступлении отдельных составных частей пищи, т.е. белков, углеводов, витаминов или минералов).

При абсолютном голодании человек может жить в течение 6–7 дней, при полном голодании продолжительность жизни составляет 2–3 мес. Смерть наступает при падении веса на 50%, что соответствует потере 45% пластического белка. Снижение веса происходит за счёт уменьшения массы жировых депо, внутренних органов. Меньше всего изменится вес органов нервной системы и сердца, в этих органах сохраняется высокий уровень энергетических процессов. Старые люди лучше переносят голодание, чем молодые из-за снижения интенсивности обмена веществ.

Полное голодание. В первые дни у голодающих наблюдаются раздражительность, бессонница, а в последующем — заторможенность, прострация. Диурез не изменяется, этому способствует увеличенное образование эндогенной воды при сгорании жира.

Стадийно меняется энергетический обмен. В первом периоде наблюдаются приспособительные изменения обменных процессов, во втором периоде имеет место равномерное экономное расходование энергетических ресурсов, в третьем — возникают предагональные расстройства обмена веществ (см. ).

Неполное голодание (при недоедании, непроходимости пищи по пищеварительному тракту, нарушении процессов всасывания) проявляется симптомами белковой недостаточности. Страдает образование ферментов, гормонов и, следовательно, все виды обмена веществ. С первого же дня устанавливается отрицательный азотистый баланс, затем выделение азота с мочой падает. Интенсифицируется распад жиров, уменьшается усвоение углеводов, возникает алиментарная дистрофия, снижается масса тела и резистентность к инфекции (часто присоединяется туберкулёз), появляются голодные отёки (отёчная болезнь), нарушается нервно-психическая деятельность (алиментарный маразм).

 При белково-калорийной недостаточности возникает квашиоркор — заболевание, которое характерно для стран, где в рационе имеется недостаток белков животного происхождения (белок самый дорогой из продуктов питания). Заболевание возникает в раннем детском возрасте после прекращения грудного вскармливания. Характерны крайняя степень общей жировой дистрофии, нарушение роста волос, изменение цвета кожного покрова (у чернокожих жителей Ганы название этой болезни переводится как «красный мальчик»), физическое и умственное недоразвития, отёки.

 Частичное голодание. При недостаточном поступлении липидов и липоидов в организме падает сопротивляемость инфекциям. Нарушается поступление полиненасыщенных жирных кислот (линолевой, линоленовой, арахидоновой), холестерина, и в связи с этим страдает структура мембран, всасывание жирорастворимых витаминов, витамин K-зависимый синтез факторов свёртывания крови, синтез стероидных гормонов надпочечников и половых гормонов.

 Частичное углеводное голодание приводит к неустойчивому уровню глюкозы в крови, гипогликемии, мобилизации жиров и белков в качестве энергетических источников. Использование жира для воспол

нения энергетического дефицита приводит к перестройке жирового и белкового обмена для продукции углеводов, возникают кетонемия, кетоацидоз, напряжение буферных систем («жиры сгорают в огне углеводов»). Возникающая гиперлипидемия приводит к жировой инфильтрации клеток печени.

 Нарушения обмена витаминов. Витамины — группа веществ, которые входят в состав коферментов. Необходимость их введения объясняется тем, что они не синтезируются в организме или не поступают в достаточном количестве. Они могут растворяться в воде (C, группа B и др.) и жирах (A, D, E, K). Нарушения обмена выражаются в гипо- и гипервитаминозах. При недостатке витаминов возникают заболевания с характерными симптомами: гиповитаминозы витамина C — цинга, витамина B₁ — бери-бери, витамина PP — пеллагра, витамина D — рахит (см. ).

Избыточное питание

Избыточное потребление калорийной пищи приводит к ожирению. Значительная часть населения экономически развитых государств, производящих и потребляющих чрезмерное количество продуктов питания, страдает ожирением (см. ).

Ожирение — патологическое состояние, которое характеризуется избыточным отложением жира в клетках, являющихся его естественными депо (адипоцитах). Ожирение может иметь наследственный, конституциональный характер, оно возникает по причине гиподинамии и переедания либо на фоне нервно-эндокринных нарушений (патология гипоталамуса, гипофиза, щитовидной и половых желёз, надпочечников). Таким образом, ожирение является многофакторным патологическим состоянием (см. ).

Исследования связи ожирения у детей с аналогичной патологией родителей выявили роль наследственной предрасположенности в его происхождении. Кроме того, исследования на людях, которым искусственно создавали избыточную массу тела путём повышения калорийности пищи, показали обратное развитие массы тела после прекращения опытов.

Определённую отрицательную роль в развитии ожирения играет внешняя для человека среда, в том числе социальная, изменившая образ его жизни. Пропаганда потребления алкогольных напитков, высококалорийной пищи, малоподвижный образ жизни, отсутствие времени и места для физических упражнений способствуют распространению ожирения в популяции. Необходимо помнить, что ожирение создаёт благоприятную почву для развития сахарного диабета, гипертонической болезни, атеросклероза, ишемической болезни сердца.

Физические факторы

Высокие или низкие температуры, а также химические и электрические воздействия оказывают вредное влияние на рабочих производств или работников сельского хозяйства (тепловой удар, ожоги, гипотермия) (см. ).

Изменение атмосферного давления

Синдром дисбарии может быть вызван как пониженным, так и повышенным атмосферным давлением.

Пониженное атмосферное давление развивается при пребывании на высоте 4–5 тыс. метров над уровнем моря. При этом снижается парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе. На высоте 5000 м над уровнем моря парциальное давление кислорода составляет 70% обычного. На высоте 6000 м над уровнем моря возникают выраженные признаки горной или высотной болезни. Возникают головные боли, головокружение, одышка, шум в ушах, сердцебиение, ослабление внимания, нарушение обмена веществ. Длительное пребывание на высоте 7000–8000 м вызывает потерю сознания. Приспособительные явления выражаются в усилении лёгочной вентиляции, сердечной деятельности, тахикардии, мобилизации эритроцитов из костного мозга, крови из депо (селезёнки, печени).

Повышенное атмосферное давление может развиваться при подводных работах, когда на глубине возникают колебания окружающего давления, либо при несоблюдении условий безопасности. При работах при повышенном атмосферном давлении в замкнутом пространстве (кессоне) или при подводных работах с последующей быстрой декомпрессией могут возникать баротравма лёгких (может сопровождаться газовой эмболией) и болезнь декомпрессии (кессонная болезнь).

 Баротравма лёгких возникает в результате того, что воздух не успевает выйти через дыхательные пути и разрывает лёгкое. Возникают пневмоторакс (воздух в плевральной полости), смещение средостения, газовая эмболия лёгких, иногда сердца и головного мозга. Сразу после декомпрессии наступают дыхательная недостаточность, потеря сознания, симптомы коркового и стволового поражения головного мозга.

 Болезнь декомпрессии развивается через 1–1,5 ч после декомпрессии. Причиной её являются пузырьки азота, растворённого в крови при высоком барометрическом давлении. При быстром снижении окружающего давления азот не успевает вновь раствориться в крови и происходит закупорка сосудов. Возникает нарушение микроциркуляции, в тяжёлых случаях — гемоконцентрация и гиповолемия. Проявлением патологии являются боли в мышцах и костях, пятнистые высыпания на коже, отёк подкожной ткани и конечностей, повреждения ЦНС в виде церебро-спинальной патологии (головокружения, нарушения зрения,

головной боли, спутанности сознания). Поражение лёгких проявляется удушьем, болями за грудиной, приступами одышки, гиповолемия может вызвать гипотензию. Радикальным средством лечения кессонной болезни является рекомпрессия, приводящая к растворению пузырьков газов в крови, и последующая медленная декомпрессия.

Действие лучистой энергии

Организм может подвергаться воздействию лучистой энергии в виде электромагнитных волн и корпускулярных частиц (электронов, протонов, нейтронов и др.). В излучении солнечного спектра содержатся инфракрасные и ультрафиолетовые лучи.

 Инфракрасные солнечные лучи обладают большой длиной волны, вызывая тепловой или солнечный удар.

 Ультрафиолетовые лучи относятся к коротковолновым лучам, обладающим высокой энергией, и поэтому могут вызывать генетические мутации. Интенсивное ультрафиолетовое облучение большой поверхности тела вызывает общее расстройство кровообращения, иногда шок, связанный с солнечным ожогом.

Действие ионизирующего излучения, возникающего при радиоактивном распаде, было продемонстрировано при военных действиях (Хиросима и Нагасаки) и техногенных катастрофах (Чернобыль). Ионизирующие лучи, возникающие при радиоактивном распаде, включают радиоактивные частицы, которые вызывают поражение в местах воздействия, попадая в организм через кишечник или воздействуя на кожные покровы. Высокой проникающей способностью обладают -лучи и рентгеновские лучи. Поэтому они могут вызвать не только кожные поражения (язвы, рак), но и мутации клеток в глубине тканей.

При воздействии радиации на клетки происходит образование химически активных свободных радикалов, которые могут взаимодействовать с липидами клеточных мембран, вызывая их разрушение путём образования цепных реакций с липидами, ДНК и другими макромолекулами. Большие дозы радиации вызывают гибель клетки, нарушая обменные процессы и разрушая мембраны. Умеренные и малые дозы вызывают генеративные или соматические мутации. Генеративные мутации могут вызвать генетические болезни, передающиеся детям, а соматические мутации могут вызвать нарушения тканевого роста в виде доброкачественных или злокачественных опухолей. Страдает также тканевая строма, сосуды. Вначале повышается проницаемость капилляров, клеточные элементы и жидкая часть крови поступает в ткань, вызывая отёк. Позднее возникают артериолосклероз и атрофия тканей.

В результате ионизирующего излучения, при несоблюдении режимов допустимого облучения во время работы в атомных центрах, подводных лодках или во время медицинских воздействий при массивном облучении всего организма, возникает лучевая болезнь (см. ).