Обмен жидкостью между кровью и тканями и местные отёки.

Главным результатом микроциркуляции является транскапиллярный обмен. Обменивающиеся компоненты растворены в жидкости. Транскапиллярный обмен обеспечивается путем:

• - диффузии,

• - фильтрации,

• - реабсорбции,

• - пиноцитоза.

Каждый миллилитр плазмы крови за сутки не менее 6-7 раз оказывается вне сосудов, в тканевой жидкости. До 20 л жидкости ежедневно совершает путь из капилляров и посткапиллярных венул в ткани и транспортируется обратно, через лимфу (3 л) и через сосудистую стенку (17 л). Так как в организме 10 миллиардов капилляров, то практически любая его клетка находится на расстоянии, не превышающем 30 микронов от ближайшего “обменного пункта”. Обмен жидкостью не только необходим для удовлетворения метаболических нужд тканей, но и принимает участие в стабилизации давления в микроциркуляторном русле. Механизмы обмена жидкостью между кровью и тканями были впервые раскрыты Э.Г.Старлингом (1896). Согласно классической концепции, перемещение жидкости через сосудистую стенку определяется векторным равновесием следующих сил:

• гидростатическое давление в капиллярах, которое выдавливает жидкость в ткани. Величина этого давления на артериальном конце капилляров - около 30 мм рт.ст., по ходу капилляров оно падает за счёт трения до 10 мм рт. ст. на их венозном конце. Среднекапиллярное давление оценивается в 17 мм.рт. ст.

• коллоидно-осмотическое (“онкотическое”) давление плазмы, которое не совпадает с общим осмотическим давлением на клеточных мембранах. Его оказывают лишь те частицы, которые не проходят свободно через капиллярную стенку. Это исключительно молекулы белка, главным образом, альбумина и _-глобулинов. Характерно, что фибриноген почти не участвует в создании онкотического давления. Суммарное осмотическое давление на клеточной мембране оказывают все растворенные и взвешенные частицы, и оно в 200 раз выше своей коллоидно-осмотической составляющей. Но именно белковая составляющая общего давления оказывается единственно значимой для перехода жидкости через сосудистую стенку, так как солевые и неэлектролитные компоненты общего осмотического давления по обе стороны гистогематических барьеров уравновешены диффузией соответствующих, относительно низкомолекулярных веществ, скорость которой в тысячи раз больше скорости фильтрации жидкости. В норме плазменная концентрация белков более чем в 3 раза превышает интерстициальную. В мышцах и мозге, с их малопорозными капиллярами, тканевая концентрация онкотических эквивалентов еще ниже. Поэтому, белки плазмы создают онкотическое давление не менее чем в 19 мм.рт.ст., удерживающее жидкость в сосуде. К этому добавляется еще около 9 мм.рт.ст. за счет эффекта Ф. Дж.Доннана (1924) - электростатической фиксации анионными белковыми молекулами избытка катионов во внутрисосудистом пространстве. Таким образом, общее удерживающее давление в 28 мм рт. ст. существует вдоль всего капилляра.

• Среднее онкотическое давление тканевой жидкости составляет в обычных условиях 6 мм рт.ст. и удерживает воду в тканях. Если бы избыток белка, попадающего в ткань путем трансцитоза и при воспалениях, не реабсорбировался через лимфатическую систему, градиент онкотического давления между кровью и тканями был бы постепенно утрачен.

• гидростатическое давление интерстициальной жидкости - как полагали в течение почти 70 лет после Э.Г.Старлинга, должно быть положительной величиной, сопротивляющейся выходу жидкости из сосуда. В такой интерпретации организм выглядел чем-то вроде туго набитого плюшевого мишки. Эксперименты А.Гайтона (1961) произвели переворот в представлениях о тканевом давлении. Оказалось, что под кожей между сосудами существует отрицательное (то есть, субатмосферное) присасывающее давление. В нормальных условиях давление свободной жидкости в большинстве тканей от -2 до -7 мм рт. ст. (в среднем - 6) . Присасывание тканями жидкости из капилляров и посткапиллярных венул, фактически, значительно облегчает работу сердца по перфузии тканей и оказывает определяющее воздействие на пути нормальной микроциркуляции. Давление связанной тканевым гелем воды также находится на субатмосферном уровне, но на 1-2 мм рт.ст. выше, чем в свободной фазе. Положительным тканевое давление является только в органах, находящихся в замкнутом объёме, например, в головном мозге. В остальных тканях оно становится выше атмосферного лишь при заметных отёках. Частичный вакуум под кожей способствует компактному состоянию клеток в здоровых тканях, даже в отсутствие скрепляющих соединительно-тканных структур. При его утрате в отёчной, например, воспаленной ткани ослабевают связи между клетками.

Векторное взаимодействие вышеописанных сил в различных отделах обменных сосудов отражено в таблице 6 :

Таблица 6 . Динамика транскапиллярного обмена жидкости (по Старлингу и Гайтону):

Действую-щие силы	Артериаль-ный конец капилляра, мм Hg	Точка равновесия мм Hg	Венозный конец капилляра, мм Hg
Выдавливающие:
Капиллярное гидростати-ческое давление	30.0	17.0	10.0
Присасыва-ющее тканевое давление	5.3	5.3	5.3
Интерстици-альное онкотичес-кое давление	6.0	6.0	6.0
СУММА:	41.3	28.3	21.3
Удерживающая:
Онкотическое давление плазмы	28.0	28.0	28.0
РЕЗУЛЬТИРУЮЩАЯ:	в ткань, 13.3	в ткань, 0.3	в сосуд, 6.7

Комментируя эти красноречивые данные, заметим, что более высокая проницаемость и увеличенная площадь венозных концов капилляров, по сравнению с артериальными, уравновешивает встречные потоки, несмотря на почти вдвое меньшую абсолютную величину результирующего вектора резорбции, по сравнению с вектором транссудации. Вышеописанный механизм регулирует фильтрацию и реабсорбцию (рис.44, стр.209). Однако, на гисто-гематической границе происходят и другие процессы - диффузия и трансцитоз, которые вносят важный вклад в определение состава тканевой жидкости.

Диффузия, фактически, является основным механизмом транскапиллярного обмена. Скорость фильтрационного потока значительно ниже скорости капиллярного потока крови. Однако подсчитано, что скорость гистогематического обмена воды очень велика, следовательно, она не определяется фильтрацией, а может быть связана лишь с диффузией. В результате обмен собственно воды в тканях, в основном, не следует за механически переменчивыми характеристиками капиллярного кровотока.

Величина диффузии зависит от числа функционирующих капилляров (прямая зависимость), градиента концентраций (прямая зависимость), скорости кровотока в микроциркуляторном русле (обратная зависимость).

Легко диффундируют жирорастворимые вещества (кислород и,особенно, углекислота), механизмы транспорта водорастворимых веществ через капиллярную стенку рассмотрены ниже при обсуждении явления экссудации, как компонента воспаления.

По классической концепции Старлинга, внутри капилляра, приблизительно на 2/3 его длины имеется точка равновесия всех вышеописанных сил, проксимальнее которой преобладает экстравазация жидкости, а дистальнее - резорбция. В идеальной точке равновесия обмена жидкости нет. Реальные измерения показывают, что определенная зона капилляра пребывает в околоравновесном положении, но и в ней выход жидкости, всё же, преобладает над резорбцией (рис.44). Этот избыток транссудата возвращается в кровь по лимфатическим сосудам. Поистине, в микроциркуляторном русле “всё течет, всё изменяется” - по Гераклиту!

При увеличении гидростатического давления в микроциркуляторных обменных сосудах зона равновесия сдвигается в сторону посткапиллярных венул, увеличивая поверхность фильтрации и уменьшая площадь резорбции. Падение гидростатического давления ведёт к обратному сдвигу околоравновесной зоны. Общая объемная скорость фильтрации в отдельном гистионе определяется, главным образом, суммарной площадью поверхности функционирующих капилляров и их проницаемостью. Количественную оценку объемной скорости транскапиллярного перемещения жидкости можно произвести по формуле:

Qf = CFC [(Pc - Pi) - (Пс - Пi),

где СFC - коэффициент капиллярной фильтрации, характеризующий площадь обменной поверхности (число функционирующих капилляров) и проницаемость капиллярной стенки для жидкости. Коэффициент имеет размерность мл/мин/100 г ткани/мм рт. ст., т.е. показывает, сколько миллилитров жидкости в 1 мин фильтруется или абсорбируется в 100 г ткани при изменении капиллярного гидростатического давления на 1 мм рт. ст.;  - осмотический коэффициент отражения капиллярной мембраны, который характеризует реальную проницаемость мембраны не только для воды, но и для растворенных в ней веществ, а также белков (Б.И.Ткаченко,1994).

Скорость транскапиллярного перемещения жидкости может измениться при сдвиге величины СFC и любого из входящих в формулу параметров.

Отек - это типовой патологический процесс, заключающийся в создании избытка внеклеточной тканевой жидкости. Термин “отёк” не применяется по отношению к внутриклеточной гипергидратации (для её обозначения более приемлем термин “набухание клетки” - см. также выше с. 152, 181). Водянкой называется скопление жидкости в серозной полости (гидроторакс, гидроперикард, асцит и т.д.).

По современным данным, при отёке всегда имеется не только избыток внеклеточной тканевой воды, но и повышается содержание натрия в тканевой жидкости. При отёке присасывающее тканевое давление всегда снижается, а при выраженной гипергидратации ткани становится положительным. Клинически, начальному отёку с отрицательным тканевым давлением жидкости соответствуют симптом образования ямки при нажатии на отёчную ткань. Если ямка от нажатия не образуется - давление в ткани положительное, что соответствует “напряженному” или далеко зашедшему отёку. А. Гайтон подсчитал, что отрицательное давление в тканях (5,3 мм рт.ст.), дренажная функция лимфы в отношении жидкости (около 7 мм рт.ст.) и резорбция тканевого белка в кровь через лимфу (ещё 5 мм рт.ст.) суммарно создают “буферный резерв” порядка 17 мм рт.ст., предохраняющий от немедленного развития отёка при повышении фильтрующего и снижении онкотического давлений. Поэтому, отёк начинает формироваться, когда среднее внутрикапиллярное давление повысится (или онкотическое давление плазмы снизится) на 17-18 мм рт.ст., то есть по достижении минимум 35 мм рт. ст. - для капиллярного гидростатического или 10 мм. рт.ст. - для плазменного онкотического давления. Отёк является проявлением несовершенного приспособления. Приспособительную роль отёков можно усматривать в том, что они предохраняют организм от развития гиперволемии, которая может иметь опасные для жизни острые последствия, заключающиеся в нарушении системной гемодинамики. Местный отёк оказывает дилюционное действие на тканевую жидкость, что потенциально уменьшает концентрации патогенов, токсинов и аутокоидов при повреждении ткани. Как это показано ниже в разделе “Патогенез экссудации”, отёк - один из механизмов барьерности воспаления. В то же время, в отёчных тканях сдавливаются сосуды, дополнительно нарушается микроциркуляция, затруднена диффузия нутриентов, такие ткани легче инфицируются и хуже заживают. Особенно опасен отёк полостей тела, мозга и лёгких, так как при этом может произойти компрессия органов и блокада их жизненно важных функций. Подобно другим типовым патологическим процессам, отёк полиэтиологичен.

По этиологии отёки подразделяются на системные и местные. Под системными имеются ввиду отёки, возникшие вследствие действия общих для всего организма факторов, нарушивших интегральные механизмы регуляции водно-солевого обмена. Такие отёки обнаруживаются во многих частях организма и являются результатом общих соматических заболеваний.

Отметим, что даже если отёк по своему происхождению системный, практически, доктор при физикальном осмотре контролирует его проявления только в тех локальных точках организма, где тканевую гипергидратацию легче всего ощутить ( например на лице, пальцах и голенях, где мягкие ткани тонким слоем покрывают костную поверхность или же в серозных полостях, где жидкость может накапливаться в свободном от геля виде и формировать водянки) . Это не значит, что при системном отёке избытка жидкости и соли нет в других местах - просто в данном случае действует та неоспоримая практическая логика, которая заставляла героя известного анекдота искать потерянный неизвестно где ключ под ближайшим фонарём, потому что “тут светлее”.

В развитии системных отёков могут играть роль утрата онкотически активного белка плазмы (нефротический синдром, ожоговая плазморрея, голодание, печёночная недостаточность) или общее повышение капиллярного давления (сердечная недостаточность, почечная недостаточность). При системных васкулитах возможно и общее повышение проницаемости сосудов. Так или иначе, но при любых генерализованных отёках действуют те или иные патогенетические факторы, обусловливающие обязательную гиперфункцию ренин-ангиотензин-альдостероновой системы и общий избыток натрия в организме.

Системные отёки будут рассматрены подробно в книге “Основы патохимии”. В данном разделе необходимо остановиться на механизмах отёков местных.

В патогенезе любого местного отёка присутствует нарушение старлинговского равновесия.

Оно сводится к возрастанию внутрисосудистого гидростатического давления, снижению онкотического градиента, либо комбинации обоих механизмов. Часто фоном служит повышение проницаемости сосудов.

Фактически, локальный отёк может быть вызван одной из следующих возможных причин:

• воспалительный отёк (например, при ожоге) и его частный случай :

• аллергический отек (например, отёк Квинке) - оба формируются в результате повышения гидростатического давления в капилярах и увеличения сосудистой проницаемости под влиянием соответствующих медиаторов (см. ниже стр. 293 и далее).

• гемодинамический отёк происходит при повышении гидростатического давления в обменных сосудах без первичного изменения их проницаемости (например, в конечности при наложении венозного жгута или в лёгких - при развитии острой левожелудочковой сердечной недостаточности).

• лимфодинамический отёк имеет место при обструкции лимфатических сосудов из-за нарушения их дренажной функции в отношении тканевой жидкости и белка, что постепенно приводит к утрате онкотического белкового градиента и к повышению тканевого давления свободной жидкости. При лимфодинамическом отёке, в отличие от всех вышеназванных, лимфоотток не увеличен, а понижен.

Это наблюдается при удалении регионарных лимфоузлов, а также при закупорке лимфососудов вследствие тропического паразитарного заболевания филяриоза, когда микрофилярии - личинки нематод Wuchereria bancrofti или Brugia malayi вызывают эмболию и окклюзию лимфососудов, их расширения (лимфангиэктазии) и воспаление c последующим фиброзом. Отёк нижних конечностей бывает столь серьёзен, что болезнь получила название слоновой.

Подчеркнём, что такая классификация не оставляет места понятию “токсический отёк”, фигурирующему в некоторых руководствах (Г.В.Бурлаков, 1994). На практике оказывается, что отёки, вызванные фосгеном, дифосгеном, хлором, хлорпикрином, парами кислот, ядами биологического происхождения и токсинами бактерий, например, клостридий или сибиреязвенной бациллы, по механизмам возникновения укладываются в вышеприведенные градации. чаще всего, в категорию воспалительных.

Сомнения вызывает и возможность существования чисто нейрогенных отёков, в которых бы совсем не участвовали медиаторы воспаления.