22.4. Стадии компенсаторного процесса. Способы оценки нарушений физиологических функций.

Компенсаторнцй процесс — это динамика компенсаторной реакции во времени. В течении компенсаторного процесса выделяют четыре стадии.

В первую стадию осуществляется срочная компенсация структурно-функ­ционального дефекта, вызванного повреждающим фактором. В эту стадию организм осуществляет перераспределение функциональной активности между системами. Если имело место повреждение сосудов, сопровождаю­щееся кровотечением, то запускается механизм гемостаза. Одновременно включаются специфические нейрогуморальные механизмы, обеспечиваю­щие в срочном порядке усиление активности органов, направленной на компенсацию функционального дефекта, вызванного циркуляторной гипок­сией. Однако включение механизмов срочной компенсации не обеспечива­ет полное, устранение возникшего функционального дефекта. Например, после удаления правой почки возникает компенсаторная гиперфункция левой почки за счет включения в процесс функционирования всех ее нефронов, но объем ее экскретерной функции в течение нескольких дней остается ниже исходного объема суммарной экскреции, присущего двум почкам.

Стадия срочной компенсации осуществляется на фоне катаболической фазы стресс-реакции, мобилизующей функциональные возможности всего организма. Вызванные повреждающим фактором боль и эмоционально-психическое напряжение приводят к нарастанию в крови концентрации катаболических гормонов (кортикотропина, кортикостероидов, катехоламинов, глюкагона), мобилизующих структурные и энергетические ресурсы организма.

Вторая стадия является переходной. К функционирующим механизмам срочной компенсации подключаются механизмы долговременной компен­сации. В клетках различных органов, осуществляющих компенсацию функ­ционального дефекта, происходит синтез нуклеиновых кислот и белков, воз­растает масса митохондрий и количество полирибосом. Гиперфункция уча­ствующих в компенсаторном процессе органов через механизм сопряжения функции и генетического аппарата клетки приводит к компенсаторной ги­пертрофии, которая лежит в основе долгосрочной компенсации. Этому про­цессу способствует проявление анаболической фазы стресс-реакции, кото­рая характеризуется снижением концентрации в крови катаболических гор­монов — кортикостероидов и катехоламинов и возрастанием содержания анаболических — тирокальцитонина, соматотропина, трийодтиронина, тетрайодтиронина и инсулина. Ограничение выработки катаболических гормо­нов обусловлено включением стресс-лимитирующих систем. В эту стадию происходит восстановление количества эритроцитов после кровопотери за счет усиления эритропоэза, а также другие репаративные процессы, направ­ленные на устранение структурно-функционального дефекта (например, при ранении мягких тканей), усиливается обновление и синтез новых структур в различных органах, участвующих в компенсаторном процессе.

В третью стадию (устойчивой, долговременной компенсации) достига­ется устранение структурно-функциональных нарушений. Поврежденная система обретает способность выполнять свои функции. В основе долго­временной компенсаций нарушенных функций лежат структурные изме­нения клеток различных органов, мобилизованных межсистемными меха­низмами стресс-реакции. Однако полного восстановления исходного морфо-функционального состояния органа после значительного повреждения не происходит из-за развития заместительных рубцов после инфаркта мио­карда, кровоизлияния в мозг, заживления ран мягких тканей и др.

Четвертая стадия — стадия функциональной недостаточности. В эту ста­дию состояние компенсации нарушенных функций переходит в состояние декомпенсации. Примером может служить декомпенсация сердечной деятельности после избыточной компенсаторной гипертрофии миокарда. Избыточная компенсаторная гипертрофия является следствием большого первоначального функционального дефекта, обусловливающего чрезмерно выраженную гиперфункцию клеток органов, компенсирующих этот дефект (например, гиперфункция левого желудочка при недостаточности двуствор­чатого клапана). Имеется ряд причин функциональной недостаточности миокарда. Одна из них — относительное уменьшение суммарной массы мембранных структур (особенно митохондриальных), обеспечивающих миоцит энергией и осуществляющих ионный транспорт. Это приводит к нарушению ресинтеза макроэргических соединений и механизма возбуждения кардиомиоцита. В итоге, при функциональном напряжении организма, вызывающем увеличение нагрузки на миокард, происходит «срыв» компен­сации. Следующая причина - преждевременное «изнашивание» и гибель миоцитов, работающих с постоянной перегрузкой (например, при наличии значительного порока клапанов, чрезмерных физических нагрузках). Процессы преждевременного «изнашива­ния» развиваются не только в клетках исполнительного органа, но и в струк­турных элементах нервной и эндокринной систем. В основе этих процессов лежит снижение синтеза нуклеиновых кислот и белков, что ведет к гибели клеток и склерозу органа.

Функциональная недостаточность развивается постепенно. Возникновению декомпенсации противостоят межсистемные адаптивные перестройки в организме. Так, например, при повреждении миокарда различного генеза, с одной стороны, тормозится основной обмен и двигательная актив­ность организма, а с другой — усиливается эритропоэз, увеличивается ки­слородная емкость крови и способность тканей полнее поглощать кислород из крови.

Подводя итог, сказанному, необходимо подчеркнуть следующие особенности компенсаторного процесса, осуществляющегося в условиях целост­ного организма:

-благодаря включению межсистемных механизмов стресс-реализующей системы, компенсаторные реакции, возникающие в ответ на повреждение в клетке, органе и физиологической системе, интегрируются в единый многокомпонентный ответ на организменном уровне;

-общие адаптивные реакции организма имеют различный диапазон резервных возможностей в зависимости от того, находится ли организм в стационарном состоянии или подвергается стрессорному воздействию, формирование стресс-реакции сопровождается значительным расширением адаптивных возможностей организма по отношению к действию лю­бых, в том числе и повреждающих, факторов среды;

-компенсаторные ре­акции в стационарном состоянии организма отсутствуют, их формирова­ние начинается после повреждения структур и нарушения функций в орга­низме;

-диапазон возможных компенсаторных реакций организма, являю­щихся частным вариантом общих адаптивных реакций, находится в опре­деленной зависимости от резервных возможностей адаптации организма вообще.

Так, в стационарном состоянии для организма характерен неболь­шой диапазон адаптивных реакций, а реакции компенсации отсутствуют, поскольку отсутствует повреждение. Действие повреждающего фактора вызывает существенное увеличение диапазона адап­тивных реакций вообще, что характерно для стресса, и одновременно моби­лизацию резервных возможностей для формирования внутри- и межсистем­ных реакций компенсации нарушенных или утраченных функций. Таким образом, первой фазой приспособления после повреждения организма яв­ляется формирование неспецифических общих адаптивных реакций типа стресса, увеличивающих диапазон приспособления, и развитие реакций ком­пенсации нарушенных функций.

Во вторую фазу происходит постепенное уменьшение выраженности и проявлений общих неспецифических адаптив­ных реакций (стресс-реакция) вследствие максимальной мобилизации морфо-функциональных резервов для обеспечения внутри- и межсистемной компенсаторной реакции. Эта фаза, следовательно, сочетает стойкую компенсацию и уменьшение выраженности стресс-реакции, хотя диапазон об­щих адаптивных реакций остается еще высоким,

В третью фазу начинается истощение резервов общей неспецифической адаптации организма, диапа­зон адаптивных возможностей организма существенно сужается. Сокраще­ние возможностей компенсации внутри- и межсистемных механизмов нару­шенных функций ведет к процессу декомпенсации.

Дальнейшее сужение диапазона адаптации и нарастание процесса декомпенсации функций орга­низма (четвертая фаза) несовместимо с жизнью.

Таким образом, в первую, третью и четвертую фазы реакций организма на действие повреждающего фактора имеет место прямая зависимость меж­ду диапазоном резервов общих неспецифических реакций адаптации и ком­пенсаторных реакций организма. Во вторую фазу проявляется обратная за­висимость, когда мобилизация резервов приспособления для поддержания стойкой компенсации нарушенных или утраченных функций уменьшает диапазон проявления общих неспецифических адаптивных реакций орга­низма. Одновременно суживаются рамки возможных приспособительных реакций к действию других неблагоприятных факторов среды.

На фоне неспецифической активации метаболизма и деятельности различ­ных систем организма осуществляются специфические компенсаторные реак­ций разных уровней, направленных на устранение структурно-функциональ­ного дефекта, вызванного повреждением. Приспособительный эффект этих реакций в большой степени зависит от функционального напряжения стресс-реализующей системы. При ее функциональной недостаточности возникают условия для неблагоприятного течения и исхода компенсаторного процесса. Например, воспалительная реакция в ране может принять вялое затяжное течение, осложниться флегмоной и сепсисом. Чрезмерно выраженная стресс-реак­ция приводит к повреждению различных органов и систем (ишемической па­тологии миокарда, аритмиям, гипертензии, язвенным повреждениям желудка и кишечника). Но поскольку повреждающий фактор среды одновременно со стресс-реализующей системой возбуждает и стресс-лимитирующие системы, неблагоприятный исход стресс-реакции случается редко.

Как функциональная недостаточность стресс-реализующей системы, так и ее чрезмерное напряжение требуют гормональной, фармакологической и физиотерапевтической коррекции.

Способы оценки нарушений физиологических функций.

Для возможности управления компенсаторной реакцией необходимо определить степень выраженности и скомпенсированности нарушения функций. Так как меха­низм осуществления компенсаторных реакций на повреждение сходен с механизмами других адаптивно-приспособительных реакций организма, характеристику функциональных нарушений можно определить, применяя следующие методические подходы:

1. измерение количественных характеристик активности поврежденного органа или системы в состоянии относительного покоя;

2. оценку активности других органов и систем, функционально сопряженных с поврежденными;

3. определение функционального резерва исследуемых органов и систем в условиях дозированной нагрузки на них;

4. измерение концентрации в крови адаптивных гормонов и медиаторов стресс-реализующих и стресс-лимитирующих систем.

Для получения точных и воспроизводимых измерений параметров исследуемых функций необходима стандартизация условий обследования челове­ка и применяемых методов.

Определяемая при исследовании величина физиологического показателя зависит как от истинной его величины, так и от ряда погрешностей вноси­мых прибором и медперсоналом. Эти ошибки называют «аналитическими вариациями». Поскольку истинное значение показателя у одного и того же человека может меняться в связи с биологическими ритмами, погодными и другими факторами, то для обозначения таких изменений введен термин «внутрииндивидуальные вариации». Различия показателя, выявленные у лю­дей, находящихся в одинаковых условиях, называют «межиндивидуальными вариациями». Они связаны с генетическими и фенотиническими конституционными различиями, обусловлены «правилом исходного состояния». Сово­купность же всех ошибок и колебаний параметра определяет «суммарную вариабельность».

Для получения информации о степени нарушения функций организма и их резервов применяют функциональные пробы. При выполнении большинства из них человеку дается дозированная нагрузка и регистрируется ответная реакция на нее органа, системы или организма в целом. Сопоставление параметров функций в покое и при нагрузке позволяет получить ин­формацию не только о скрытых (скомпенсированных) нарушениях, но и о функциональных резервах. Например, для исследования состояния сердеч­но-сосудистой системы наиболее часто используются функциональные про­бы с дозированной мышечной нагрузкой (велоэргометрическая проба вошла в число необходимых диагностических процедур такого рода). Для оценки функциональных резервов физиологических систем применимы нагрузоч­ные пробы Мартинэ, Гарвардский степ-тест, тест Купера и др.

Чем больше сумма резервных возможностей физиологических систем, тем в большей мере выражен компенсаторный потенциал организма.

Важным критерием состояния адаптивного потенциала систем организма является время восстановления исходного значения исследуемого показателя. Так, если после 20 приседаний за 30 секунд пульс у человека возвращается к исходной частоте в течение одной минуты, способность восстановления исходного состояния возмущенной нагрузкой сердечно-сосудистой системы можно оценить как хорошую, если в течение 2-х минут — как удовлетвори­тельную, если же в течение 3-х и более минут — как плохую. Нередко приме­няются пробы с такими воздействиями, как изменение положения тела в про­странстве, изменение газового состава вдыхаемого воздуха, введение медика­ментозных препаратов, локальное термическое раздражение.

К числу наиболее важных требований, предъявляемых к функциональным пробам, относятся надежность и валидность. Надежность — возмож­ность выполнения пробы с удовлетворительной точностью специалистом средней квалификации. Это присуще тем достаточно простым пробам, ко­торые мало зависят oт окружающих условий. Наиболее надежные пробы, отражающие состояние или величину резервов функций, признают эта­лонными (стандартными или референтными). Валидность — соответствие пробы своему назначению. Если вводится новая проба, то ее валидность оценивается путем сопоставления результатов, полученных при ее выпол­нении с данными, полученными при использовании эталонных проб.

Для правильной оценки результатов применения пробы в различных лабораториях она стандартизируется по величине, времени и скорости нарастания и спада, частоте воздействия.

При оценке результатов выполнения пробы необходимо сопоставление характеристик применяемой нагрузки с характером сдвигов исследуемых функций. Это дает ценную информацию о состоянии регуляторных систем организ­ма. Например, если величина велоэргометрической нагрузки, выполняемой испытуемым, возрастает, а затем уменьшается по синусоиде, и параллельно по такой же синусоиде изменяется у него частота сердечных сокращений, это сви­детельствует о хорошем состоянии и больших функциональных возможностях системы, регулирующей сердце. Однако при велоэргометрической пробе мо­жет наблюдаться запаздывание нарастания частоты сердечных сокращений от­носительно скорости увеличения нагрузки. Так, на одноступенчатое возраста­ние велоэргометрической нагрузки организм может отвечать постепенным на­растанием частоты сердечных сокращений до определенного уровня, что сви­детельствует об относительной надежности механизмов регуляции функции сердца. Если же в ответ на то же воздействие имеет место волнообразное нарас­тание частоты сердечных сокращений, то это указывает на значительное сни­жение резервных возможностей механизмов регуляции.

Чтобы осуществить количественную оценку состояния механизма регуляции исследуемой функции, измеряют количество волн (пересечений ба­зисной линии), «площадь регулирования» и время регулирования (от начала пробы до возврата к исходному значению регистрируемого показателя). Для того, чтобы определить, насколько регистрируемые показатели отличаются от их нормальных значений, учитывают пол и возраст человека, а в ряде, случаев — площадь поверхности тела; соотношение жировой и мышечной составляющих массы тела; объемы крови, вне- и внутриклеточной жидкости; колебания величины показателей, связанные с биоритмами, приемом пищи, уровнем нервно-мышечной и нервно-психической активности чело­века, влиянием доминирующих экологических и социальных факторов.

При выявлении патологических отклонений показателя ориентируются не только на его средние значения, но и на диапазон возможных колеба­ний у здоровых людей. О целесообразности этого свидетельствует такой пример. Содержание лейкоцитов в крови здоровых людей составляет (6,8±0,6)_* 10⁹/л, а диапазон колебаний — от 3,0 до 9,5_*10⁹/л. Однако при однократном применении даже вполне референтной пробы существует опас­ность ошибочного заключения об отсутствии или наличии нарушения функ­ции.

Для оценки диагно­стической значимости отклонений показателей физиологических функций от нормы учитывают не только абсолютную и относительную величину их сдвигов, но и роль исследуемой функции в поддержании гомеостаза орга­низма. Жесткие гомеостатические контакты имеют большую диагностиче­скую значимость уже при изменении их величин даже на 3-5%, для других показателей значимой становится лишь величина отклонения на десятки и даже сотни процентов.

К жестким гомеостатическим константам следует отнести осмотическое давление плазмы крови, межклеточной и внутриклеточной жидкости, содержание натрия в этих средах, напряжение кислорода в артериальной крови, содержание сво­бодного кальция, рН, содержание эритроцитов в крови и др.

Так как организм представляет собой единую систему, части которой находятся в постоянном и многостороннем взаимодействии, то при оценке диагностической значимости обнаруженных сдвигов разных показателей какой-либо физиологической системы организма учитывают их соотношение. Например, соотношение (процент) юных и зрелых нейтрофилов в формуле белой крови, различных субпопуляций лимфоцитов в иммунограмме более информативно для оценки остроты воспалительного процесса, иммунодефицита, чем их общее содержание в 1 мкл крови.

По той же причине для оценки степени выраженности межсистемных нарушений определяют интегральные показатели, которые отражают активность многих органов и систем. Примером такого показателя является мак­симальное потребление кислорода организмом человека. Величина этого показателя зависит от суммарных функциональных возможностей органов дыхательной и сердечно-сосудистой систем.

При анализе причин отклонения определенного показателя от нормы следует учитывать, что оно может быть следствием нарушений функции различных систем. Например, одышка наблюдается при недостатке кислорода во вдыхаемом воздухе, обструкции бронхов, несоответствии уровня легочной вентиляции величине легочного кровотока, гипертермии, сдвигах рН крови и т.д.

Таким образом, для надежной оценки нарушения физиологических функций необходимо измерять их показатели не только в покое, но и на фоне разнообразных функциональных нагрузок, мобилизующих активность как поврежденных, так и компенсирующих ее нарушенные функции систем. Это позволяет выявить не только «скрытые» нарушения, но и функциональные резервы, свидетельствующие о величине адаптивного потенциала исследуемых систем организма. Наиболее информативными в плане выяв­ления нарушений в деятельности межсистемных механизмов компенсации функций являются сдвиги жестких гомеостатических констант.

Пути коррекции активности компенсаторных механизмов. Многокомпо­нентный характер системы, лежащей в основе адаптивно-компенсаторной реакции организма на повреждение, предполагает многообразие способов коррекции активности механизмов этой реакции.

1. Назначение препаратов общеукрепляющего действия. Эффективным средством повышения функциональных возможностей организма являются адаптогены (препараты корня женьшеня, китайского лимонника, элеутерокок­ка, родиолы розовой, заманихи, стеркулии и левзеи). Их многократное применение увеличивает работоспособность, снимает утомление и повышает неспецифическую устойчивость организма к неблагоприятным фак­торам среды (охлаждению, перегреванию, гипоксии и др.).

2. Применение витаминов. Свойственное стресс-реакции резкое возраста­ние интенсивности метаболических процессов увеличивает потребность организма в энергетических и пластических ресурсах, в различных витаминах. Назначение последних существенно повышает адаптивный потенциал организма. Так как дефицит витамина С, тиамина, пиридоксина, ретинола и токоферола приводит к нарушению реакции клеточного и гуморального иммунитета, подавлению пролиферативного ответа Т-клеток на митогены, то витаминотерапия значительно нормализует активность иммунной систе­мы. Это, в частности, выражается в усилении поглотительной и перевари­вающей способности лейкоцитов и повышении антимикробной устойчиво­сти кожи.

3. Назначение препаратов адаптивных гормонов. Недостаточное функцио­нальное напряжение стресс-реализующей системы обусловливает вялое и затяжное течение компенсаторных процессов. Поэтому возникает необходимость в применении препаратов кортикотропина, соматотропина и кортикостероидов.

4. Применение препаратов посредников и метаболитов стресс-лимитирующих систем. Чтобы избежать повреждающего эффекта чрезмерного напря­жения стресс-реализующей системы, необходимо назначение препаратов, усиливающих активность ГАМК-ергических механизмов (вельпората натрия), бензодиазепиновых рецепторов (фенозепама), серотонинергической систе­мы (серотонина, адипината), опиоидергических механизмов (даларгина), простагландиновой системы (простагландинов) и антиоксидантной системы (альфа-токоферола, аскорбиновой кислоты, дибинола, эмоксипина, реаферона и др.).

5. Применение препаратов тимуса. При затянувшейся иммунодепрессии на фоне стресс-реакции, а также в случае опасности гнойно-септических осложнений воспалительного процесса показано проведение иммунокорригирующей терапии. За последние годы нашли распространение в клинике препараты, полученные из тимуса (тимозин, тимопоэтин, тиморин и тималин). Они оказывают нормализующее влияние на Т-систему иммуни­тета и усиливают продукцию интерлейкина-2 Курсовое применение препарата вилочковой железы тималина при лечении механических и ожоговых травм приводит к улучшению большинст­ва показателей клеточного и гуморального иммунитета, снижению уровня кортизола, повышению концентрации инсулина в крови, ускорению репаративных процессов в ране и к быстрой ее эпителизации.

6. Применение дозированно возрастающих стрессирующих факторов. В эксперименте и в клинике показана высокая эффективность применения дозированной периодической высотной гипоксии, создаваемой с помощью барокамеры, в развитии антистрессовой устойчивости организма животных и человека. Дозированная гипоксия оказывает мягкое стрессорное воз­действие на организм. Адаптация последнего к повторяющимся воздейст­виям этого фактора вызывает значительное усиление активности стресс-лимитирующих систем, что способствует формированию системных структурных изменений, лежащих в основе долговременной компенсации разных форм гипоксии (циркуляторной, гипоксической и др.).Так, в ответ на периодическую гипоксию, воспроизводимую у пациента в барокамере, увеличивается синтез РНК и белка в кардиомиоцитах, коронарных сосудах и в телах симпатических нейронов, регулирующих работу сердца, в ткани легких и клетках-предшественницах эритроцитов в костном мозге. В итоге у пациента происходит умеренная гипертрофия миокарда, увеличение ёмкости коронарного русла, увеличение количества участвующих в газообмене альвеол и развивается заметная полицитемия.

Важным эффектом адаптации к дозированной периодической гипоксии является некоторое уменьшение в иммунокомпетентных органах Т-лимфоцитов и увеличение В-лимфоцитов. Это обусловливает ослабление иммунных реакций, опосредуемых Т-лимфоцитами, и усиление гуморального иммунного ответа, характеризуемого увеличением антител-образующих клеток и антител в крови. Аналогичный эффект стимуляции адаптивно-компенсаторных механизмов может быть получен при закаливании организма и дозированно-возрастающих нагрузках на нервно-мышечную сис­тему.

7. Применение способов электростимуляции, вызывающих выделение опиоидных пептидов. С глубокой древности при лечении нарушений различных функций применяются методы корпоральной акупунктуры и аурикулопунктуры. Акупунктурное воздействие можно рассматривать как кратковремен­ное неповреждающее функции организма человека стрессорное раздраже­ние биологически активных точек, так как оно вызывает увеличение кон­центрации опиоидных пептидов в крови и спинномозговой жидкости, а также повышение болевого порога. Воздействие на биологически актив­ные точки вызывает и другие эффекты, свойственные стресс-реакции.

Широкое применение в клинике получил метод транскраниальной элек­тростимуляции. Он вызывает выход из эндогенных депо мозга опиоидных пептидов. Они взаимодействуют не только с опиоидными рецепторами моз­га, но и различных органов, так как их концентрация в крови после сеанса транскраниальной электростимуляции значительно возрастает. Эндогенные опиоидные пептиды не только ослабляют стрессовое состояние, они стиму­лируют репаративные процессы и регенерацию, оказывают кардиопротекторный и иммунокорригирующий эффекты при иммунодефицитах.

8. Использование сопряженной электростимуляции. Метод сопряженной электростимуляции позволяет оказывать относительно направленное влия­ние на механизмы, осуществляющие компенсацию структурно-функциональных нарушений в определенных органах и системах. Он заключается в многократной стимуляции через определенные временные интервалы на­рушенных и функционально с ними связанных интактных структур орга­низма. Применение такой электростимуляции для лечения постинсульт­ных сенсорно-двигательных нарушений значительно ускоряет и повышает качество реабилитации больных. Использование этого метода при лечении травматических, повреждений периферических нервов ускоряет их регене­рацию в 4—5 раз.

9. Назначение специальной диеты. Эффективному осуществлению адап­тивно-компенсаторных процессов способствует включение в пищевой рацион продуктов, содержащих биологически полноценные белки, витамины, антиоксиданты и микроэлементы.

Таким образом, течение адаптивно-компенсаторных процессов может быть оптимизировано различными способами. Мобилизующий эффект стресс-реакции может быть усилен путем применения препаратов кортикотропина, кортикостероидов и др. Для профилактики и лечения повреж­дающего эффекта стресс-реакции применяются препараты медиаторов и метаболитов стресс-лимитируюадах систем.