Механизм увеличения функционирующих структур

Механизм связан с гиперплазией функционирующих структур, т.е. увеличением их количества в соответствии с уровнем возросшей функциональной нагрузки, когда включение в активную работу даже всех структур, которыми располагает орган, оказывается недостаточным. Этот процесс так же происходит на всех структурных уровнях, начиная с молекулярного: амплификация или умножение числа генов, ускоренный синтез новых молекул белка, возрастание числа рецепторов в клетках, увеличение количества внутриклеточных органелл (митохондрий, эндоплазматического ретикулума, миофиламентов), сопровождающееся увеличением размеров клетки, и, наконец, возрастание числа клеток путём их деления. При этом если функциональная масса возрастает за счёт увеличения количества клеток, то объём самих клеток увеличивается незначительно. В тех же случаях, когда высокая функциональная нагрузка реализуется за счёт гиперплазии ультраструктур и их возросшая масса «не умещается» в прежнем объёме возникает гипертрофия клетки. В органах, клетки которых не размножаются (миокард, ЦНС), этот процесс выражается исключительно в гиперплазии ультраструктур. Там же где клетки способны размножаться, орган увеличивается как за счёт гипертрофии клеток, так и увеличения их числа. Образно говоря, гиперплазия внутриклеточных органелл и клеток есть расширение производственных мощностей органа и организма в целом.

Гиперпластический процесс одинаково свойственен приспособительным и компенсаторным реакциям, хотя в условиях патологии гипертрофия (гиперплазия) достигает более высоких степеней, чем при физиологических нагрузках. Это обусловлено тем, что при заболеваниях гиперпластический процесс непрерывно наращивается по мере прогрессирования болезни, так как не устранена вызвавшая её причина.

По своим механизмам (размножение клеток и внутриклеточных структур) близка гиперпластическому процессу и регенерация. Различаются они тем, что гиперплазия (гипертрофия) обычно развёртывается в связи с необходимостью усиления функции, а регенерация — для сохранения функций в физиологических условиях или для нормализации функции при повреждении органа и убыли части его массы. Регенерация физиологическая и репаративная — явление универсальное, свойственное не только тканям и клеткам, но и внутриклеточному, молекулярному уровням (регенерация повреждённой структуры ДНК).

Механизм преобразования структур

Рекомбинантные преобразования структур при сохранении их количества отражают качественную сторону приспособительных и компенсаторных реакций. Существует множество факторов, для нейтрализации влияния которых мало одного усиления или ослабления функции, поэтому требуются совсем иные ответные реакции организма. Чтобы приспособиться к воздействию всё возрастающего числа антигенов, вредных химических веществ, радиационных влияний, которым подвергается современный человек, биологические системы должны не только интенсифицировать свои функции, но и непрерывно перестраиваться для метаболической нейтрализации влияния таких патогенных факторов. Эти перестройки, в основной своей массе развёртываются на молекулярном уровне и аналогичны явлениям в области химии, именуемым изомерией и конформацией.

Примером таких рекомбинантных преобразований является возникновение в гиперфункционирующих клетках групп митохондрий, так называемых кластеров, которые образуются из нескольких митохондрий с помощью особых межмитохондриальных контактов (рис. 5-6). В связи с гиперфункцией клеток и внутриклеточных структур, особенно в стадии становления компенсаторных процессов, развивается выраженный энергетический дефицит из-за уменьшения крист митохондрий и нарушения синхронной функции этих органелл. Очевидно, в таких условиях кооперация митохондрий посредством образования межмитохондриальных контактов позволяет восстановить их синхронное функционирование для обеспечения синтеза и транспортировки энергии к внутриклеточным структурам адекватно энергетическим потребностям гиперфункционирующего органа. В кластерах митохондрий возрастает активность протоннной АТФ-синтетазы и усиливается синтез АТФ. По мере снижения энергетического дефицита в клетках уменьшается количество кластеров митохондрий, и сами кластеры становятся меньше. Вместе с тем образование межмитохондриальных контактов невозможно, если количество крист или самих митохондрий падает ниже порогового уровня, а количество образующейся энергии снижается настолько, что функция органа быстро угасает. Такая ситуация возникает либо в стадии становления, но при очень глубоком поражении органа, либо в стадии декомпенсации, характеризующейся энергетическим истощением структур.

Рис. 5-6. Острая гиперфункция миокарда. Стрелками указаны конгломераты митохондрий кардиомиоцита, соединённых между собой межмитохондриальными контактами (x32 000).

Положение о рекомбинантных преобразованиях позволяет понять, за счёт каких механизмов происходит энергетическое обеспечение гиперфункции органов в тот период времени, когда ещё нет гиперплазии внутриклеточных структур, т.е. материального субстрата, обеспечивающего относительно устойчивую компенсацию больного органа. Именно рекомбинантные преобразования, позволяют увеличить образование энергии в этот период настолько, чтобы обеспечить и функцию, и ресинтетические процессы в клетках, испытывающих возросшую нагрузку. Данные о рекомбинантных преобразованиях расширяют существующие представления о механизмах качественных изменений в живой природе (Д.С. Саркисов)

МЕХАНИЗМ СИНХРОНИЗАЦИИ

Содержание раздела «Механизм синхронизации» смотрите в книге.

МЕХАНИЗМ ДУБЛИРОВАНИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ

Механизм заключается в широчайшем дублировании физиологических функций, что обеспечивает структурное постоянство внутренней среды организма. Любая функция, любой показатель физиологического состояния организма обеспечивается работой нескольких разных видов клеток и систем. Так, например, в регуляции уровня артериального давления участвуют клетки мозгового (адреналин) и коркового (кортикостероиды) вещества надпочечников, почек (ренин), половых желёз, энтерохромаффинных клеток слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта (серотонин), гломусных клеток артерио-венозных анастомозов и синокаротидных зон и ещё ряда других систем. Многие виды клеток работают как синергисты-дублёры в гормональной, секреторной деятельности.

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 разные типы клеток часто выполняют не одну, а несколько функций. Например, известно, что фибробласты продуцируют не только различные типы коллагена, но и гликозаминогликаны, эластин. Миофибробласты функционируют в зависимости от обстоятельств преимущественно в направлении или миогенеза, или фибриллогенеза. Клетки гладких мышц не только обладают сократительной функцией, но и участвуют в выработке волокнистых структур и в образовании коллагена IV типа базальных мембран Тучные клетки (лаброциты) продуцируют несколько различных биологически активных веществ. Практически все клетки организма, помимо своей специфической функции, выполняют ещё и неспецифическую, заключающуюся в выработке таких важных веществ общерегуляторного назначения, как простагландины, кейлоны. Все клетки фагоцитируют апоптозные тела, обладают определённой возможностью фагоцитоза. По-видимому, в процессе эволюции большинство клеток, а может быть, и все клетки организма, приобрели способность выполнять не только одну, главную функцию, но и другие, второстепенные для них, функции. Особенно чётко 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 молекулярную основу, в чём, в частности, проявляется принцип «один ген — разные функции и несколько генов — одна функция». Биологический смысл полифункциональности клеток и дублирования ими сходных функций состоит в том, что при этом существенно повышаются компактность, потенциальные возможности и надёжность (прочность) всей системы в целом, т.е. всего организма. Действительно, исходя из огромного числа функций на всех уровнях — от организменного до молекулярного, приспособленность каждой из них только к тому или иному органу, потребовала бы значительно большего материального субстрата, то есть числа органов и объёма всего организма, что было бы биологически нецелесообразно. Поэтому компактность системы обеспечивается совмещением клетками каждого органа нескольких функций. Наличие материальной базы, морфологических структур для той или иной функции в нескольких органах позволяет при необходимости интенсифицировать эту функцию в значительно большей степени, чем, если бы она была присуща только одному органу и именно это значительно расширяет потенциальные возможности организма. Наконец, рассредоточение одной и той же функции по разным органам обеспечивает большую возможность для её восстановления и сохранения в случае действия патогенных факторов на один из органов.

Ещё один важный источник огромных резервных мощностей организма состоит в том, что гиперплазия структур, обусловливающая приспособительную интенсификацию какой-либо одной функции сопровождается торможением других, в данный момент не столь важных функций. Так, при интенсивной работе той или иной системы органов многие другие системы снижают интенсивность своего функционирования — возбуждение одних эмоций, сочетается с резким угнетением других, в одной и той же клетке адаптивная интенсификация выработки одних ферментов обязательно сопровождается ингибированием продукции других. Это указывает на то, что организму свойственна способность экономить материальные ресурсы и максимально концентрировать их на главном участке развёртывания приспособительной реакции в каждый данный момент.

Это свойство одинаково чётко прослеживается на всех уровнях организации живой материи. Активация компенсаторных и приспособительных процессов сразу на всех уровнях организации происходит обычно лишь в тех случаях, когда имеются грубые изменения, одномоментно повреждающие крупные участки органов и тканей (механическая травма, ожог). Чаще защитные реакции начинаются с глубинных уровней (молекулярного или ультраструктурного), постепенно распространяясь на более высокие уровни организации по мере нарастания повреждения. В этом отношении особого внимания заслуживают реакции, которые развёртываются на внутриклеточном уровне при длительном действии слабых патогенных раздражителей. В этих случаях не наблюдается обычных признаков повреждения тканей, отсутствуют воспаление и другие типовые патологические процессы и ответ организма на воздействие патогенного фактора ограничивается тончайшими внутриклеточными адаптационными перестройками, не отражающимися на гомеостазе в целом. В случае продолжения действия причины, вызвавшей такие перестройки ультраструктуры, лишь спустя длительное время повреждения начинают сопровождаться характерными чертами того или иного патологического процесса. При этом происходят конформационные изменения генетического аппарата и молекул белков, адаптивная перестройка ферментных систем, возникающих в ответ на патогенные воздействия. Они сопровождаются соответствующими изменениями мембранного аппарата клеток, становящимися всё более заметными по мере действия раздражителя. Механизмы этого длительного периода внутриклеточных адаптационных перестроек, в течение которого осуществляется постепенный переход от так называемого здоровья к явным патологическим изменениям тканей, представляет особый интерес.

Из всего изложенного следует, что приспособительные и компенсаторные процессы являются важнейшими реакциями целостного организма, обеспечивающими сохранение гомеостаза, как в процессе нормальной жизнедеятельности, так и при различных болезнях. Именно эти реакции лежат в основе такого понятия, как надёжность биологических систем. Конкретные проявления этой способности организма могут быть самыми разнообразными. Надёжность биологических систем может проявляться в стойкой невосприимчивости к инфекционным агентам (иммунитет), в способности нейтрализовать действие даже сильных ядов (детоксикация), в исключительной выносливости организма по отношению к физическим нагрузкам, колебаниям уровня кислорода во вдыхаемом воздухе, сильным перепадам температуры окружающей среды. Во всех таких случаях в процесс включаются различные системы организма, усиливают свою работу разные ткани и клеточные элементы, продуцируются разнообразные биологически активные вещества. Однако при почти бесконечном разнообразии ответов организма на действие факторов окружающей или внутренней сред, все они основываются на использовании относительно небольшого количества регуляторных механизмов и структурно выражаются в виде различных вариаций из таких процессов, как регенерация, гиперплазия, конформационные преобразования структур, дублирование функций и изменение скоростей биологических реакций в соответствии с ритмом воздействий факторов окружающей среды. Эти реакции являются типовыми, или стереотипными, не только потому, что с их помощью организм приспосабливается ко всему разнообразию физиологических и патогенных факторов. Стереотипность проявляется и в том, что все они в одинаковой степени свойственны и типичны в своих проявлениях для всех уровней организации: молекулярного (генетического, биохимического), ультраструктурного, клеточного, тканевого, органного, системного. В целостном организме, в котором всё взаимосвязано и взаимообусловлено, всё взаимодействует и, практически, нет каких-то строго изолированных, специализированных реакций, интенсификация приспособительных и компенсаторных процессов в том или ином органе обязательно сопрягается с такими же реакциями в ряде других органов и систем. В целом это способствует повышению мощности и эффективности ответа всего организма на определённое воздействие. Например, благоприятное влияние физической тренировки связано с усилением функции не только непосредственно ответственной за это мышечной системы, но и с оптимизацией её связей с респираторной, гемодинамической и другими системами организма.

В практике очень важно понимание принципиальной разницы между состоянием высокой компенсации патологических изменений при той или иной болезни и процессом выздоровления от неё. И в том, и в другом случае человек чувствует себя одинаково хорошо и окружающим кажется вполне здоровым. Однако даже при полной компенсации нарушенных функций он остается больным и, что ещё хуже, болезнь продолжает прогрессировать, морфологические изменения органов непрерывно нарастают. И только благодаря крайнему напряжению компенсаторных реакций болезнь клинически не проявляется и нередко уже тяжёло больной человек продолжает считаться практически здоровым. Только когда начинают истощаться компенсаторные реакции и их уже не хватает для нейтрализации деструктивных изменений, тогда появляются первые клинические симптомы болезни, ошибочно расцениваемые как начало болезни. На самом же деле уже имеет место декомпенсация морфологических структур и нарушение функции, т.е. несостоятельность компенсаторных реакций. Особенно трагично то, что состояние декомпенсации нередко начинает проявляться тогда, когда болезнь уже далеко заходит в своем развитии и больной нередко становится инкурабельным.

Различие между процессами выздоровления и компенсации состоит в том, что выздоровление обычно сопровождаются ликвидацией некоторых из тех изменений, которые в динамике заболевания появились как компенсаторные. Например, нарушения гемодинамики при врождённых и приобретённых пороках клапанов сердца компенсируются гипертрофией миокарда и нарастающей параллельно с ней гиперплазией его стромы и сосудов. Гипертрофия мышцы сердца позволяет организму существовать в условиях нарушенной гемодинамики. После устранения порока сердца и восстановления кровообращения все морфологические и функциональные изменения должны быть ликвидированы. Поэтому возможность обратимости компенсаторных изменений (гипертрофии миокарда и гиперплазии его стромы) после того, как больше нечего компенсировать, чрезвычайно важна, т.к. сохранение увеличенной массы мышцы сердца не может дать уже ничего, кроме опасности декомпенсации гипертрофированного миокарда. Так же нормализуется строение гипертрофированной стенки сосудов после устранения причины некоторых видов симптоматического повышения артериального давления, восстанавливается масса почки после удаления стенозирующей атеросклеротической бляшки из почечной артерии.

Вместе с тем, любой компенсаторный процесс не может продолжаться бесконечно и, если сохраняется вызвавшая его причина, то продолжающаяся на всех уровнях гиперфункция повреждённых систем, т.е. их высокое и длительное напряжение, обязательно заканчивается срывом компенсации и развитием декомпенсации. В её основе лежат дистрофические изменения клеток, связанные, в первую очередь, с нарастающей гипоксией из-за неадекватного разрушения митохондрий при их гиперфункции и прогрессирующим энергетическим дефицитом, переходящим в энергетическое истощение. Постепенно разрушение внутриклеточных структур достигает такой степени, что развиваются некробиотические изменения клеток, приводящие их к гибели. При этом следует подчеркнуть, что если в декомпенсации клетки основную роль играют внутриклеточные процессы, то в развитии декомпенсации органа наряду с этим не меньшее значение имеет и состояние общерегуляторных механизмов работы этого органа в системе целостного организма.

Однако неизбежный финал всякого компенсаторно-приспособительного процесса при сохраняющемся заболевании в виде декомпенсации органа вовсе не снижает значения этого процесса как важнейшей защитной реакции, позволяющей человеку полноценно жить порой в течение десятков лет, позволяет оказывать ему медицинскую помощь, нередко радикальную, а в большинстве случаев создаёт возможность полностью избавить человека от болезни. И даже в неизлечимых случаях компенсаторные и приспособительные реакции позволяют на тот или иной срок продлить жизнь человека. Поэтому все рассуждения о «несовершенстве» или лишь об «относительной целесообразности» компенсаторных и приспособительных реакций, так же как и любых других реакций и процессов в организме, очевидно, лишены смысла, т.к. в организме всё исключительно совершенно и целесообразно. «Несовершенного» просто не может быть, ибо все, что несовершенно, как показывает весь опыт биологии, погибает в ходе эволюции жизни на Земле. Все представления о «несовершенстве» тех или иных процессов основываются на одной предпосылке — может ли этот процесс привести больного к смерти? Но такая постановка вопроса некорректна и неприемлема, ибо человек смертен от рождения и в этом также заложен глубочайший биологический смысл. Если бы все процессы в организме были абсолютно совершенны, то человек был бы бессмертен, что противоречит диалектическому единству жизни и смерти. Поэтому все реакции организма и, в первую очередь, приспособительные и компенсаторные, так или иначе, обеспечивают сохранение биологического вида, ибо вид — бессмертен, а индивид должен умереть. Поэтому и приспособительные, и компенсаторные реакции направлены, в принципе, лишь на продление жизни человека, прежде всего, больного. И с этих позиций они, разумеется, совершенны, так как всегда выполняют своё назначение, компенсируя нарушенные функции в течение того или иного срока. А смерть больного связана с большим количеством самых разнообразных факторов, которые могут сделать компенсаторные и приспособительные реакции недостаточными на определённом этапе болезни или периода жизни человека и не более того. Поэтому рассуждения о «несовершенстве», «относительной целесообразности», «атавизме» процессов, протекающих в органах и тканях, а также в организме в целом, есть результат недостаточности знаний и понимания биологии жизни на современном этапе развития науки.

Знание и понимание приспособительных и компенсаторных процессов, возникающих в организме при заболеваниях, имеет огромное значение для практической медицины и должно использоваться врачами в их повседневной работе, так как усилия врачей и смысл этих реакций совпадают. Биологическая целесообразность компенсации и приспособления заключается в нейтрализации и уничтожении патогенного агента, ликвидации вызываемых им повреждений органов и тканей и восстановлении гомеостаза. Эти же цели определяют действия врача с древнейших времён и до наших дней, они же будут обусловливать его действия и в дальнейшем.

Однако врач может регулировать динамику компенсаторных и приспособительных реакций. Так он поступает, вскрывая, например, абсцесс или санируя плевральную полость, активно способствует завершению воспалительного процесса, ограничивая с помощью антибиотиков размеры очага пневмонии, ликвидируя абсцесс мозга, предотвращает прорыв гноя в его желудочки и т.п. Своевременно устраняя основную причину болезни, он тем самым предупреждает декомпенсацию гипертрофированного органа. И чем глубже врач познает сущность процессов жизнедеятельности, тем успешнее удаётся ему предупредить срыв компенсаторных реакций и их переход в свою противоположность, т.е. в патологию.

Вместе с тем, между действиями врача и компенсаторно-приспособительными процессами имеется, образно говоря, определённый антагонизм. Он заключается в том, что в патологии компенсаторные и приспособительные реакции организма, сдерживая болезнь, но, не ликвидируя её, долгое время маскируют патологический процесс, делают его незаметным для врача и самого больного, и тем самым не только не способствуют, но и препятствуют его своевременному распознаванию. Благодаря им, болезнь не может проявить себя в той стадии, когда она может быть ещё радикально излечимой. В этом дуализм и диалектика приспособительных и компенсаторных реакций. Поэтому одной из основных задач врача в этих условиях становится разработка методов и мероприятий, позволяющих ему проникнуть в сущность болезни через мимикрию компенсаторных и приспособительных реакций, которые могут оказаться барьером на пути ранней диагностики болезней человека. Поэтому, проблема компенсации нарушенных функций является, по выражению И.В. Давыдовского, «центральной проблемой клинической медицины».

ГЛАВА 06. ПАТОЛОГИЯ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ

печать

вернуться к списку статей

поставить закладку

Различают четыре основных типа патологических состояний иммунной системы:

 реакции гиперчувствительности, проявляющиеся в виде иммунного повреждения тканей;

 аутоиммунные болезни, развивающиеся в результате иммунных реакций против собственного организма;

 синдромы иммунного дефицита, возникающие вследствие врождённого или приобретённого дефекта иммунного ответа;

 амилоидоз.

РЕАКЦИИ ГИПЕРЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

Контакт организма с антигеном не только обеспечивает развитие защитного иммунного ответа, но может привести и к реакциям, повреждающим ткани. Такие реакции гиперчувствительности (иммунного повреждения тканей) могут быть инициированы взаимодействием антигена с антителом или клеточными иммунными механизмами. Эти реакции могут быть связаны не только с экзогенными, но и с эндогенными антигенами. Болезни гиперчувствительности классифицируют на основе иммунологических механизмов, их вызывающих.

Классификация

Содержание раздела «Классификация» смотрите в книге.

РЕАКЦИИ ГИПЕРЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ТИПА I

Реакции гиперчувствительности типа I (немедленный тип, аллергический тип) могут быть местными или системными.

● Системная реакция развивается в ответ на внутривенное введение антигена, к которому организм хозяина предварительно сенсибилизирован, и может носить характер анафилактического шока.

● Местные реакции зависят от места проникновения антигена и имеют характер ограниченного отёка кожи (кожная аллергия, крапивница), выделений из носа и конъюнктив (аллергический ринит, конъюнктивит), сенной лихорадки, бронхиальной астмы или аллергического гастроэнтерита (пищевая аллергия).

Реакции гиперчувствительности типа I проходят в своём развитии две фазы — инициального ответа и позднюю.

● Фаза инициального ответа развивается через 5–30 мин после контакта с аллергеном и характеризуется расширением сосудов, повышением их проницаемости, а также спазмом гладкой мускулатуры или секрецией желёз.

● Поздняя фаза наблюдается через 2–8 ч без дополнительных контактов с антигеном, продолжается несколько дней и характеризуется интенсивной инфильтрацией тканей эозинофилами, нейтрофилами, базофилами и моноцитами, а также повреждением эпителиальных клеток слизистых оболочек.

Развитие гиперчувствительности типа I обеспечивают IgE-антитела, образующиеся в ответ на аллерген при участии Т₂-хелперов.

T-хелперы продуцируют ИЛ-4, обеспечивающий селективную продукцию антител данного класса. Антитела сорбируются на тучных клетках и базофилах в результате взаимодействия с соответствующими Fc-рецепторами. При повторном контакте (сенсибилизированных IgE-антителами тучных клеток и базофилов) со специфическим антигеном происходит немедленный выброс медиаторов, обусловливающих клинические проявления (рис. 6-1).

Рис. 6-1. Реакция гиперчувствительности I типа.

Связывание молекул IgE инициирует дегрануляцию тучных клеток с выбросом первичных медиаторов (в первую очередь гистамина), а также синтез de novo и выброс вторичных медиаторов (метаболиты арахидоновой кислоты). С этими медиаторами связано появление новых симптомов гиперчувствительности типа I.

Реакция гиперчувствительности типа I лежит в основе развития анафилактического шока. Системная анафилаксия возникает после введения гетерологичных белков — антисывороток, гормонов, ферментов, полисахаридов, некоторых лекарств (например пенициллина).

Тяжесть состояния зависит от уровня предварительной сенсибилизации. Шоковая доза антигена, однако, может быть исключительно мала. Через несколько минут после контакта с антигеном появляются зуд, крапивница и кожная эритема, затем через короткое время развивается спазм респираторных бронхиол. Рвота, спазмы в животе, понос и отёк гортани могут закончиться шоком и смертью больного. На вскрытии у одних больных обнаруживаются отёк и кровоизлияния в лёгких, у других — острая эмфизема лёгких с дилатацией правого желудочка сердца. Местная анафилаксия возникает в ответ на попадание в организм аллергенов — пыльцы растений, перхоти животных, домашней пыли и т.д. К заболеваниям, в основе которых лежит местная анафилаксия, относят крапивницу, ангионевротический отёк, аллергический ринит (сенную лихорадку) и некоторые формы бронхиальной астмы.