Патофизиологические эффекты ацидозов и алкалозов

При нарушении констант pH нарушаются все химические и физиологические процессы в организме, а острые нарушения КОС могут быть несовместимыми с жизнью (см. ).

Действие ацидоза на организм во многом определяется его влиянием на активность ферментов, которые могут работать только в определённых границах pH (кислая фосфатаза, щелочная фосфатаза, пепсины желудка, имеющие разные оптимумы pH). Ацидоз влияет на направление химических реакций, в результате чего нарушаются обменные процессы. Избыток водородных ионов изменяет полимеры базальной мембраны капилляров, увеличивает их проницаемость и способствует развитию отёка ткани. Ионы Н⁺, проникая в клетки, замещают внутриклеточный K⁺, который покидает соматические клетки и создаёт опасную для деятельности ЦНС гиперкалиемию, которая может представлять угрозу для жизни человека.

Алкалоз вызывает гипоксию тканей, увеличивая сродство гемоглобина к кислороду (смещение кривой диссоциации оксигемоглобина влево), вызывает гипокальциемию, повышающую электровозбудимость нервно-мышечной системы и сердечной мышцы, опасную нарушениями ритма сердца и судорогами. Алкалоз снижает мозговой и коронарный кровоток, способствует бронхоспазму.

Некроз и апоптоз

Некроз (от греч. necros — мёртвый) и апоптоз (от греч. apoptosis — листопад) являются двумя видами гибели клеток, которые далеко не исчерпывают возможные варианты их смерти (рис. 2-1). Некроз является конечным выражением необратимого летального прижизненного повреждения клеток, вызванного действием повреждающих факторов.

Апоптоз — смерть клеток в живом организме, развивающаяся без предварительного повреждения клетки в результате включения генетической программы, предопределяющей её гибель, и фактически является «самоубийством» клетки.

Некроз

Некроз — гибель клеток и тканей в живом организме в ответ на повреждение, механизмы которого связаны с денатурацией белка и активацией гидролитических ферментов, ведущих к аутолизу (см. ).

Этиология и патогенез

Этиологический принцип положен в основу классификации видов некроза.

Выделяют пять основных этиологических факторов некроза:

 травматический;

 токсический;

 трофоневротический;

 аллергический;

 сосудистый.

По механизму действия этиологического фактора некроз может быть прямым (травматическим, токсическим) и непрямым (трофоневротическим, аллергическим и сосудистым) (см. ).

Помимо особенностей этиологии механизмы некроза во многом зависят от структурно-функционального своеобразия клеток, тканей и органов. Конечный результат всех механизмов некроза — возникновение внутриклеточного хаоса. Вместе с тем можно выделить пять наиболее значимых патогенетических механизмов некроза:

 связывание клеточных белков с убиквитином;

 дефицит АТФ;

Рис. 2-1. Варианты запрограммированной гибели клеток

 генерация активных форм кислорода;

 нарушение кальциевого гомеостаза;

 потеря селективной проницаемости клеточными мембранами (рис. 2-2).

Морфогенез

Некротический процесс проходит морфогенетические стадии паранекроза, некробиоза, смерти клетки, аутолиза.

 Паранекроз. Изменения, подобные некротическим, но обратимые.

 Некробиоз. Необратимые дистрофические изменения, характеризующиеся преобладанием катаболических реакций над анаболическими.

 Смерть клетки. Время установить трудно.

 Аутолиз. Разложение мёртвого субстрата под действием гидролити­ческих ферментов погибших клеток и клеток воспалительного ин­филь­трата. Для работы гидролитических ферментов необходимы кис­лые значения pH. Полагают, что при чрезмерно высоком pH пре­обладает денатурация белков и развивается коагуляционный некроз (см. ).

Макроскопические признаки

Ранние стадии некроза обычно не видны невооружённым глазом. Поздние стадии некроза имеют разнобразные макроскопические проявления. Общим для всех форм некроза являются изменения цвета, консистенции и в ряде случаев запаха некротизированных тканей.

 Колликвационный некроз (от греч. malakas — мягкий) — консистенция мёртвой ткани дряблая, содержит большое количество жидкости, подвергается миомаляции.

 Коагуляционный некроз — некротизированная ткань имеет плотную и сухую консистенцию.

Цвет некротических масс зависит от наличия примесей крови и различных пигментов, а также обусловлен развитием на границе между мёртвой и живой тканью зоны демаркационного воспаления, имеющей красно-бурый цвет. Мёртвая ткань бывает белой или желтоватой, нередко окружена красно-бурым венчиком. При пропитывании некротических масс кровью они могут приобретать окраску от красной до бурой, жёлтой и зелёной в зависимости от преобладания в них тех или иных гемоглобинных пигментов. При гнилостном расплавлении мертвая ткань издаёт характерный дурной запах.

Микроскопические и ультраструктурные признаки

Рис. 2-2. Основные патогенетические механизмы некроза (см. )

Микроскопические признаки некроза выявляются лишь на поздних стадиях процесса на фоне аутолиза. Ранние стадии некроза можно диагностировать лишь с использованием специальных методов, таких, как поляризационная и люминесцентная микроскопия с окраской акридиновым оранжевым, гистохимических методик (ШИК-реакция) и электронной микроскопии (см. ).

Микроскопические признаки некроза выявляются в изменениях ядра, цитоплазмы клеток. Изменения ядер связаны с активацией гидролаз (рибонуклеаз и дезоксирибонуклез). Ядра последовательно подвергаются сморщиванию (кариопикноз), распаду на глыбки (кариорексис) и лизируются (кариолизис, рис. 2-3). В цитоплазме происходит денатурация и коагуляция белков, сменяемая обычно колликвацией. Коагуляция цитоплазмы сменяется распадом её на глыбки (плазморексис) и лизисом органелл (плазмоли

зис, рис. 2-4). При местных изменениях говорят о фокальном коагуляционном или колликвационном некрозах.

Некроз развивается не только в паренхиматозных элементах тканей и органов, но и в их строме. При этом происходит разрушение как клеток стромы, так и нервных окончаний и компонентов экстрацеллюлярного матрикса. Расщепление ретикулярных, коллагеновых и эластических волокон происходит с участием нейтральных протеаз (коллагеназ, эластаз), гликопротеинов (протеаз), липидов (липаз). При микросокпическом исследовании обнаруживается распад, фрагментация и лизис ретикулярных, коллагеновых и эластических волокон (эластолизис), в некротизироварованной ткани нередко откладывается фибрин (фибриноидный некроз). В жировой ткани некроз носит свои специфические черты в связи с накоплением в некротических массах жирных кислот и мыл, что ведёт к образованию липогранулём.

Развитие некроза сопровождается возникновением местного демаркационного острого воспаления (рис. 2-5).

Клинико-морфологические формы

Клинико-морфологические формы некроза выделяют в зависимости от его морфологических и клинических проявлений, а также от структурно-функциональных особенностей органа, в котором некроз развивается. Различают следующие виды некроза: коагуляционный, казеозный, колликвационный, жировой, инфаркт, гангрену, секвестр и пролежень.

 Коагуляционный некроз развивается при низкой активности гидролитических процессов, высоком содержании белков и умеренном содержании жидкости в тканях. Примером могут служить восковидный или ценкеровский некроз мышц (описан Ценкером) при брюшном и сыпном тифе; фибриноидный некроз при аллергических и аутоиммунных заболеваниях. Разновидностью коагуляционного некроза является казеозный (творожистый) некроз, получивший своё название за сходство по консистенции, цвету и виду с творогом. Он развивается при туберкулёзе, сифилисе, проказе и лимфогранулематозе. Химический анализ некротических тканей помимо преципитированного белка выявляет в них большое количество липидов. Некрозу подвергаются гранулёмы (скопления клеток моноцитарного происхождения). Патогенез казеозного некроза объясняется действием на клетки гранулёмы (ТНФ-), выделяющегося этими клетками, а также факторов микобактерии.

 Колликвационный некроз развивается в тканях, богатых жидкостью, с высокой активностью гидролитических ферментов, например очаг серого размягчения головного мозга. В очагах реперфузии демаркационной зоны инфаркта миокарда также развивается колликвацион

Рис. 2-3. Некроз и апоптоз лимфоцитов фолликулов селезенки. Окраска гемато­ксилином и эозином (600)

Рис. 2-4. Некроз эпителия проксимальных и дистальных канальцев почки. Окраска гематоксилином и эозином (200)

Рис. 2-5. Инфаркт почки. Видны зоны некроза и демаркационного воспаления. Окраска гематоксилином и эозином (100) (см. )

ный некроз, которому может предшествовать коагуляционный некроз мышцы сердца.

 Гангрена (от греч. gangrania — пожар) — некроз тканей, соприкасающихся с внешней средой. Ткани имеют чёрную окраску в результате образования сульфида железа из железа гемоглобина и сероводорода воздуха. Гангрена может развиваться в различных частях тела, в том числе в лёгких, кишечнике и матке. Имеется три разновидности ган­грены: сухая, влажная и пролежень.

 Сухая гангрена. Ткани мумифицируются, а на границе с живой тканью чётко определяется зона демаркационного воспаления. Встречается в конечностях и в других отделах тела при атеросклерозе, отморожениях и ожогах, болезни Рейно, вибрационной болезни, при тяжёлых инфекциях.

 Влажная гангрена. Возникает при действии гнилостных микроорганизмов. Ткани набухают, становятся отёчными, издают зловонный запах, демаркационная зона не определяется. Влажная гангрена встречается в лёгких, кишечнике и матке. Нома (от греч. nome — водяной рак) — влажная гангрена на коже щёк, промежности.

 Пролежень. Является разновидностью гангрены трофоневротического генеза. Возникает у ослабленных больных, страдающих сердечно-сосудистыми, инфекционными, онкологическими и нервными заболеваниями. Локализуются пролежни обычно на участках тела, подвергающихся у лежачих больных наибольшему давлению.

 Секвестр. Участок мёртвой ткани, который не подвергается аутолизу, не замещается соединительной тканью и свободно располагается среди живых тканей. Секвестры обычно вызывают развитие гнойного воспаления и могут удаляться через образующиеся при этом свищевые ходы. Секвестрации чаще подвергается костная ткань, однако изредка секвестры могут обнаруживаться и в мягких тканях.

 Инфаркт (от лат. infarcire — начинять, набивать) — сосудистый (ишемический) некроз. Причины инфаркта: тромбоз, эмболия, длительный спазм артерий и функциональное перенапражение органа в условиях гипоксии при недостаточности коллатерального кровообращения. Различают инфаркты по форме и цвету.

 Форма инфаркта зависит от ангиоархитектоники органа и развитости коллатерального кровообращения. Она может быть клиновидной и неправильной. Клиновидная форма инфаркта характерна для органов с магистральным типом ветвления сосудов и со слабо развитыми коллатералями (селезёнка, почка, лёгкое). Неправильная форма инфаркта наблюдается в органах с рассыпным или смешанным типами ветвления артерий (миокард, головной мозг).

 По цвету инфаркт различают белый (селезёнка, головной мозг), белый с геморрагическим венчиком (сердце, почки) и красный (геморрагический). Геморрагический венчик формируется за счёт зоны демаркационного воспаления, которая закономерно возникает на границе мёртвых и живых тканей. Красный цвет инфаркта обусловлен пропитыванием некротизированных тканей кровью, как это бывает при инфарктах лёгкого на фоне хронического венозного полнокровия.

Исходы

Нередко некроз ткани или органа имеет неблагоприятный исход и приводит больного к смерти (инфаркт миокарда, головного мозга; некроз коркового вещества почек, надпочечников; прогрессирующий некроз печени, панкреонекроз). К неблагоприятным исходам некроза относится также гнойное расплавление некротизированной ткани, что может быть причиной генерализации инфекционного процесса и развития сепсиса.

Благоприятные исходы некроза связаны с процессами отграничения и репарации (восстановления), начинающиеся и распространяющиеся из зоны демаркационного воспаления. К ним относятся: организация, или

рубцевание (замещение некротических масс соединительной тканью), инкапсуляция (отграничение некротизированного участка соединительнотканной капсулой), при этом некротические массы могут петрифицироваться и оссифицироваться. На месте колликвационного некроза возникает мезоглиальный рубчик или киста.