09_10_05

128 ПАТОЛОГИЯ

ГЛАВА

5

Глава 5 ПРИСПОСОБИТЕЛЬНЫЕ И

КОМПЕНСАТОРНЫЕ РЕАКЦИИ

Д.С. Саркисов, В.С. Пауков, П.Ф. Литвицкий

В этой главе рассмотрены общие вопросы приспособительных (адаптивных) реакций разных структур — от молекул до цело! стного организма — на воздействие повреждающих факторов (см. гл. 2 «Повреждения»), и в первую очередь — механизмы компенсации функций и принципы обеспечения приспособи! тельных и компенсаторных реакций. Разобраны также представ! ления об адаптационном процессе и стрессе. Крайние проявле! ния эффекта сильного стрессорного воздействия на организм, не способный предупредить нарушение его гомеостаза, могут при! вести к значительным расстройствам жизнедеятельности и раз! витию экстремального (коллапса, шока, комы) или даже терми! нального состояния. Этим вопросам посвящена глава 26 («Экстремальные состояния»).

Приспособление*

Приспособление — широкое биологическое понятие, включаю! щее филогенез, онтогенез, эволюцию, наследственность и все формы регуляции функций организма как в нормальных услови! ях, так и при патологии. Такое понимание термина принадлежит И.В. Давыдовскому [106], и с ним трудно не согласиться. С этих позиций сама жизнь есть непрерывное приспособление, адапта! ция индивидуума к постоянно меняющимся условиям внешней среды, сама жизнь есть адекватное отражение тех условий, того мира, в котором живёт организм. И от того, насколько выражена способность приспособления индивидуумов к меняющимся ус! ловиям внешнего мира, зависит адаптация к нему биологическо! го вида, состоящего из индивидуумов. За миллиарды лет жизни на Земле постоянно менялись и меняются условия внешнего мира, и многие тысячи или сотни тысяч видов вымерли, не сумев при! способиться к новым условиям существования. Впрочем, и сей! час имеются некоторые виды животных, существующие уже сотни миллионов лет благодаря, очевидно, их необычайным приспосо! бительным способностям. Таким образом, приспособление — понятие, в основном характеризующее возможности биологичес! кого вида, т.е. комплекс постоянно саморегулирующихся про! цессов, возникающих в организмах вида и позволяющих этому виду приспособиться к меняющимся условиям существования и выжить в этих условиях. Вместе тем это не означает, что приспо! собительные реакции свойственны только биологическому виду. Ими обладают и все индивидуумы, образующие вид, и проявля! ются они как в условиях здоровья, так и в условиях болезни. К

примеру, с помощью реактивности организм адаптируется к внешней среде, сохраняя гоме! остаз, характерный для всех представителей данного вида, и вместе с тем изменения реак! тивности и гомеостаза являются звеньями па! тогенеза любой болезни. Болезнь — явление индивидуальное, и, следовательно, у конкрет! ного больного видовые приспособительные ре! акции преломляются через его индивидуаль! ные особенности, связанные с именно его реактивностью, возрастом, полом, условиями жизни и др. Поэтому проблема приспособле! ния является не только биологической, но и медицинской, — проблемой патологии. Важно подчеркнуть, что в динамике болезни приспо! собительные реакции больного направлены на восстановление гомеостаза и адаптацию к но! вым условиям жизни, жизни после болезни. При этом гомеостатические реакции — реакции всего организма, направленные на поддержа! ние динамического постоянства его внутренней среды. И в связи с этим все физиологические и общепатологические реакции (нарушения кровообращения, дистрофии, воспаление и др.) являются реакциями приспособительны! ми, направленными на восстановление гомео! стаза.

КОМПЕНСАЦИЯ

Одной из форм приспособления является ком! пенсация — совокупность реакций организма, возникающих при повреждениях или болезнях и направленных на возмещение нарушенных функций. И коль скоро эти реакции возникают при болезнях, следовательно они носят инди! видуальный характер, ибо конкретной болез! нью заболевает конкретный человек. Поэтому компенсаторные реакции — область медици! ны, область патологии. Этим они отличаются от видовых приспособительных реакций, ко! торые обеспечивают жизнь организма и в нор! ме, и в патологии. Вместе с тем компенсация нарушенных функций направлена на сохране! ние жизни, а следовательно также является приспособлением, но возникающим лишь в том случае, если организм терпит ущерб. Поэтому компенсаторные реакции более узкие, чем при! способительные, и соотносятся с ними как часть с целым. Разумеется, человек как инди! видуум обладает собственными реакциями, но одновременно, являясь представителем биоло! гического вида, он имеет и видовые приспосо! бительные реакции. Во время болезни на вос! становление гомеостаза, на выздоровление направлены и те, и другие реакции, и их труд!

но разделить. Поэтому в клинике их часто обо! значают как компенсаторно!приспособитель! ные реакции. Однако если это в какой!то сте! пени оправдано с практической точки зрения, то по сути эти понятия не идентичны, ибо с приспособлением мы часто сталкиваемся в физиологических условиях, и именно приспо! собительные реакции позволяют не заболеть и исключают необходимость развития компен! саторных реакций организма.

И приспособление, и компенсация объединя! ются понятием адаптационный процесс.

Адаптационный процесс*

Адаптационный процесс — общая, генерали! зованная, стадийно развивающаяся реакция организма. Основное биологическое значение адаптационного процесса заключается в при! способлении организма к изменениям внеш! ней или внутренней среды.

Адаптационный процесс — общая реакция организма на действие необычного для него фактора внешней или внутренней среды. Эта реакция характеризуется стадийными специ! фическими и неспецифическими изменения! ми жизнедеятельности: как правило, она обес! печивает повышение резистентности организма к воздействующему на него фактору и как след! ствие — приспособляемости его к меняющим! ся условиям существования.

Впервые представление об адаптационном про! цессе (синдроме) было сформулировано пато! логом Г. Селье в 1935–1936 гг. Селье выделял общую и местную его формы.

ВИДЫ АДАПТАЦИОННОГО ПРОЦЕССА

•Общий (генерализованный, системный) адаптацион! ный процесс характеризуется вовлечением в него всех или большинства органов и физиологических систем организма.

•Местный адаптационный процесс наблюдается в от! дельных тканях или органах при их альтерации, воз! никает при локальных повреждениях тканей, разви! тии в них воспаления, опухолей, аллергических реакций и других местных патологических процес! сов. Однако и местный адаптационный процесс фор! мируется при большем или меньшем участии всего организма.

При оптимальной реализации процесса адап! тации формируется отсутствовавшая ранее

* Автор раздела «Адаптационный процесс» — П.Ф. Лит! вицкий.

130 ПАТОЛОГИЯ Глава 5

высокая устойчивость организма к фактору, вызвавшему этот процесс, а нередко и к раз дражителям другого характера (феномен пере крёстной адаптации).

Адаптация организма к чрезвычайным факторам характеризуется активацией специфических и не специфических реакций и процессов (рис. 5 1).

•Специфический компонент развития адаптации обеспе чивает приспособление организма к действию конкрет ного фактора (например, к гипоксии, холоду, физичес кой нагрузке, значительному избытку или недостатку какого либо вещества, существенному сдвигу важного параметра гомеостаза и т.п.).

•Неспецифический компонент механизма адаптации зак лючается в общих, стандартных, неспецифических из менениях в организме, возникающих при воздействии любого фактора необычной силы, характера и/или дли тельности. Эти изменения описаны как стресс реакция, или стресс.

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АДАПТАЦИОННОГО

ПРОЦЕССА

Причины возникновения адаптационного про цесса подразделяют на экзогенные и эндоген ные. Наиболее часто адаптационный процесс вызывают экзогенные агенты различной при роды.

Экзогенные факторы • Физические: значительные от клонения атмосферного давления, колебания тем пературы, существенно повышенная или пониженная физическая нагрузка, гравитационные перегрузки.

•Химические: дефицит или повышенное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, голодание, недоста ток или избыток поступающей в организм жидкости, интоксикации организма химическими веществами.

•Биологические: инфицирование организма и инток сикации экзогенными биологически активными ве ществами.

Эндогенные причины развития адаптационного процесса: недостаточность функций тканей, органов и их фи зиологических систем; дефицит или избыток биоло гически активных веществ (гормонов, ферментов, цитокинов, пептидов и др.).

УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АДАПТАЦИОННОГО

ПРОЦЕССА

•Состояние реактивности организма. Нередко именно от неё во многом зависит как возможность (или не возможность) возникновения, так и особенности ди намики этого процесса.

•Конкретные условия, при которых патогенные факторы действуют на организм (например, высокая влажность воздуха и наличие ветра усугубляют патогенное дей ствие низкой температуры; недостаточная активность ферментов микросом печени ведёт к накоплению в организме токсичных продуктов обмена веществ и к развитию эндотоксинового шока).

МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ И СТАДИИ АДАПТАЦИОННОГО ПРОЦЕССА

Адаптационный процесс развивается на фоне ориентировочной реакции организма, активации неспецифического, а также специфического ответа на причинный фактор. В последующем формируются временные связи и функциональ ные системы, обеспечивающие организму либо «уход» от действующего чрезвычайного агента, либо преодоление патогенных его эффектов, либо оптимальный уровень жизнедеятельнос ти, несмотря на продолжающееся влияние это го агента, т.е. собственно адаптацию (рис. 5 2).

СТАДИЯ ЭКСТРЕННОЙ АДАПТАЦИИ

Первая стадия адаптационного процесса — ста дия срочной (экстренной) адаптации — зак лючается в мобилизации предсуществующих в организме компенсаторных, защитных и при способительных механизмов. Это проявляется триадой закономерных изменений.

•Активацией «исследовательской» поведенческой дея тельности индивида, направленной на получение мак симума информации о чрезвычайном факторе (его природе, силе, периодичности влияния и др.) и по следствиях его действия.

•Гиперфункцией многих систем организма, но преиму щественно тех, которые непосредственно (специфи

чески) обеспечивают приспособление к данному фак! тору (низкой и высокой температуре, чрезмерной физической нагрузке, гипоксии, значительно повы! шенному или пониженному атмосферному давлению и др.). Эти системы (физиологические и функцио! нальные) называют доминирующими.

•Мобилизацией органов и физиологических систем (сердечно!сосудистой, дыхательной, крови, иммунной, тканевого метаболизма и др.), которые реагируют на воздействие любого чрезвычайного для данного орга! низма фактора. Это сочетается с многократным, по сравнению с нормой, возрастанием катаболизма энер! гоёмких соединений, повышением проницаемости мембран клеток, ферментемией, интенсификацией трансмембранных процессов, отрицательным азотис! тым балансом, снижением массы тела и другими из! менениями в организме. Совокупность этих реакций составляет неспецифический — стрессорный компо! нент механизма адаптационного процесса.

Механизмы

В основе развития срочной адаптации лежит несколько взаимосвязанных механизмов.

•Под действием чрезвычайного фактора активизиру! ются нервная и эндокринная системы и значительно увеличиваются в крови и других жидкостях организ! ма уровни так называемых стрессорных, активирую! щих функцию и катаболические процессы гормонов и нейромедиаторов — адреналина, норадреналина, глюкагона, глюко! и минералокортикоидов, тиреоид! ных гормонов и др.

•Существенную роль в развитии стадии срочной адап! тации и гиперфункции органов играет увеличение содержания в тканях и их клетках различных мест! ных «мобилизаторов» функций — Ca2+, ряда цитоки! нов, пептидов, нуклеотидов и других. Последние пря! мо или опосредованно активируют протеинкиназы и процессы, катализируемые ими — липолиз, гликолиз, протеолиз, трансмембранный перенос ионов и моле! кул, секрецию и др.

•Одновременно существенно изменяется физико!хи! мическое состояние мембранного аппарата клеток, а также кинетическая активность ферментов. Особую роль в модификации клеточных мембран и фермен! тов играет закономерная на этой стадии интенси! фикация перекисного окисления липидов, актива! ция фосфолипаз, липаз и протеаз. Это облегчает реализацию трансмембранных процессов (перено! са субстратов и продуктов метаболизма, ионов, жид! кости, кислорода, углекислого газа и др.), изменяет чувствительность и количество рецепторных струк! тур.

•Параллельно регистрируются признаки усиленного распада органических соединений (белков, липидов, углеводов и их комплексов), клеточных структур и мобилизации пластических ресурсов организма. В связи с этим в крови и других биологических жидко! стях значительно возрастает уровень аминокислот, глюкозы, высших жирных кислот, нуклеотидов.

•Значительное и длительное увеличение функции ор! ганов, расхода субстратов обмена веществ и макроэр! гических нуклеотидов, относительная недостаточность кровоснабжения тканей может сопровождаться раз! витием в них дистрофических изменений и даже не! кроза. В связи с этим на стадии срочной адаптации возможны развитие болезней, болезненных состоя! ний и патологических процессов (например, язвен! ных изменений в ЖКТ, артериальной гипертензии, иммунопатологических состояний, нервно!психичес! ких расстройств, инфаркта миокарда и др.) и даже гибель организма.

Биологический смысл реакций, развивающих! ся на стадии срочной адаптации (несмотря на их неспецифичность, несовершенство, высокую энергетическую и субстратную «стоимость»), заключается в создании условий, необходимых для того, чтобы организм «продержался» до этапа формирования его устойчивой повышен! ной резистентности к действию экстремального фактора.

СТАДИЯ ПОВЫШЕННОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТИ

Вторая стадия адаптационного процесса — ста! дия повышенной устойчивой резистентности, или долговременной адаптации организма к действию чрезвычайного фактора, — реализу! ется следующим образом.

стадия адаптационного процесса (на этом эта! пе его обозначают чаще как «адаптационный синдром») не является обязательной. Она раз! вивается лишь тогда, когда причинный фак! тор адаптационного процесса становится па! тогенным, а действие его не устранено. В большинстве случаев процесс адаптации завер!

•Увеличиваются мощность и надёжность функций ор! ганов и физиологических систем, обеспечивающих адаптацию к определённому фактору. В таких доми! нирующих системах наблюдается увеличение числа и/или массы структурных элементов (т.е. гипертро! фия и гиперплазия их), желёз внутренней секреции, эффекторных тканей и органов. Указанные измене! ния являются следствием более высокой активации синтеза именно в них нуклеиновых кислот и белков. Комплекс таких изменений обозначают как систем! ный структурный след процесса адаптации.

•Устраняются признаки стрессорной реакции, форми! руется эффективное приспособление организма к чрезвычайному фактору, вызвавшему процесс адап! тации. В результате формируется надёжная, устойчи! вая адаптация организма к меняющимся социально! биологическим условиям среды.

•Реализуются процессы, как активировавшиеся на пер! вой его стадии, так и включающиеся дополнительно.

Кчислу последних относятся реакции, обеспечиваю! щие преимущественное энергетическое и пластичес! кое снабжение клеток гиперфункционирующих до! минирующих систем (см. ниже). Последнее сочетается с лимитированием снабжения кислородом и субстра! тами метаболизма других систем организма. Это осу! ществляется за счёт реакций двух категорий:

†перераспределения кровотока — увеличения его в тканях и органах доминирующих систем при сни! жении в других;

†активации генетического аппарата длительно гипер! функционирующих клеток, синтеза нуклеиновых кислот и белков в них с последующей гипертрофи! ей и гиперплазией их субклеточных структурных эле! ментов при одновременном торможении экспрес! сии генов в клетках недоминирующих систем и органов (например, пищеварения, мышечной, поч! ках и других).

•При продолжительном действии причины адаптаци! онного процесса или повторном его развитии возмож! ны значительная гиперфункция и патологическая ги! пертрофия клеток доминирующих систем. Это может привести к энергетическому дефициту, нарушению пластических процессов в них и, как следствие — к угнетению синтеза в них нуклеиновых кислот и бел! ка, расстройствам обновления структурных элемен! тов и гибели клеток.

СТАДИЯ ИСТОЩЕНИЯ

Третья стадия процесса адаптации обозначена как стадия истощения, или изнашивания. Эта

При развитии этой стадии процессы, лежа! щие в её основе, могут обусловить развитие болезней, патологических состояний и даже гибель организма. Последнее наиболее веро! ятно при повторном, особенно многократном, развитии процесса адаптации, при прекраще! нии и последующем действии через какой!то отрезок времени того же или другого чрезвы! чайного фактора. Так, при адаптации к зна! чительной физической нагрузке, гипоксии, холоду и другим факторам в органах и тканях развиваются существенные структурные изме! нения (в головном мозге гипертрофируются нейроны различных нервных центров; увели! чивается масса коркового и мозгового веще! ства надпочечников, ткани щитовидной и не! которых других желёз внутренней секреции; гипертрофируются миокард, отдельные груп! пы скелетной мускулатуры, а особенно клет! ки органов и тканей, участвующих в реализа! ции процесса специфической адаптации к данному фактору).

Многократное развитие адаптационного процес! са может привести к «изнашиванию» систем, обеспечивающих специфическую адаптацию к данному, а нередко и к другим факторам. Пос! леднее наблюдается у пожилых лиц или после перенесённых тяжёлых хронических болезней, поскольку возможности систем энергетического и пластического обеспечения процессов синте! за и разрушения структур, репарации нуклеи! новых кислот и белков при указанных услови! ях значительно снижены.

Это может способствовать возникновению со! стояний, обозначаемых как болезни адаптации (точнее — её нарушения) — дизадаптации (на! пример, ГБ, язвенной болезни, эндокринопа! тий, невротических состояний, иммунопатоло! гических реакций и др.).

АТРОФИЯ

Если биологический смысл компенсаторных реакций заключается в восстановлении функ! ций органов и систем, а степень их восстанов!

ления является основным критерием достаточ! ности этих реакций, то для приспособитель! ных процессов восстановление функции не обязательно. Важно приспособление организ! ма к изменившимся условиям жизни, связан! ным как с внешним миром, так и с внутрен! ней средой организма. В физиологических условиях приспособительные реакции проте! кают постоянно (например, в связи с возраст! ными изменениями человека) и заключаются прежде всего в атрофии — процессе, характе! ризующемся снижением или полной утратой функций с уменьшением объёма морфологи! ческих структур органа и ткани. Так, на опре! дёленном этапе жизни человека происходит атрофия вилочковой железы, яичников и МЖ у женщин, сперматогенного эпителия яичек у мужчин и т.п. Вместе с тем с помощью атро! фии организм приспосабливается к измене! ниям, вызванным различными болезнями. По! этому атрофия многообразна. Она может быть общей (например, инволюционная или пато! логическая кахексия) и местной (атрофия ти! муса, почки и т.п.). В большинстве случаев атрофия — процесс обратимый. Исходя из при! чины, вызвавшей атрофию, выделяют следую! щие её виды: дисфункциональная атрофия (ат! рофия от бездеятельности) развивается в результате отсутствия функции (например, ат! рофия мышц конечности при переломе её ко! сти); атрофия от давления (атрофия ткани мозга вследствие давления ликвора, скапливающегося

вжелудочках мозга при гидроцефалии); атро! фия вследствие недостаточного кровоснабжения (атрофия почки при стенозе почечной артерии атеросклеротической бляшкой); нейротрофи! ческая атрофия, возникающая при нарушении иннервации ткани (атрофия скелетных мышц

врезультате разрушения двигательных нейро! нов при полиомиелите); атрофия от действия химических или физических факторов (атро! фия костного мозга при действии лучевой энер! гии).

ГИПЕРТРОФИЯ И ГИПЕРПЛАЗИЯ

При длительном повышении нагрузки на ор! ган или систему органов приспособление про! является в гипертрофии, т.е. в увеличении объёма функционирующей ткани, обеспечи! вающей гиперфункцию органа. В основе ги! пертрофии лежит гиперплазия — увеличение количества клеток, внутриклеточных структур, компонентов стромы, количества сосудов. Так, за счёт гиперплазии крист митохондрий может развиваться гипертрофия этих органелл («ги!

гантские» митохондрии), гиперплазия внутри! клеточных структур обеспечивает гипертро! фию клеток, а гиперплазия последних лежит в основе гипертрофии органа. Вместе с тем масса таких высокоспециализированных ор! ганов, как сердце и ЦНС, увеличивается толь! ко за счёт гипертрофии уже существующих клеток. В её основе также лежит гиперплазия внутриклеточных структур. Эти органы отли! чаются чрезвычайной сложностью структур! но!функциональной организации (автоматизм сократимости кардиомиоцитов, огромное ко! личество разнообразных связей нейронов с другими структурами и т.п.). Кроме того, в процессе дифференцировки вновь образован! ной клетки она перестаёт функционировать, и, например, в мышце сердца это может пре! рвать функцию «миокардиального синцития», что нарушит проводимость и автоматизм сокра! щения миокарда и вызовет аритмию. Очевид! но, что и для ЦНС значительно целесообраз! нее сохранение функций за счёт гипертрофии уже имеющегося нейрона с его сложной сис! темой регуляции, чем образование новой не! рвной клетки и восстановление её связей с другими нервными структурами. В таких орга! нах, как печень или почки, также обладаю! щих очень сложными функциями, увеличение массы ткани, тем не менее, происходит как за счёт гиперплазии клеток, так и в результате их гипертрофии, хотя в основе последней так! же лежит гиперплазия внутриклеточных струк! тур. Наконец, в органах с не столь разнооб! разными функциями, таких как кишечник, кожа, ткани которых к тому же являются по! граничными, гипертрофия происходит толь! ко за счёт размножения клеток. Таким обра! зом, универсальным механизмом гипертрофии является гиперплазия внутриклеточных струк! тур, а механизмы гипертрофии разных орга! нов зависят от их структурно!функциональ! ных особенностей (рис. 5!3 на вклейке). Следует также подчеркнуть, что гипертрофия — процесс обратимый и поддерживается гиперфункцией органа.

Физиологическая гипертрофия возникает у здоровых людей как приспособительная реак! ция на повышенную функцию тех или иных органов. Примером физиологической гипер! трофии является увеличение соответствующих групп мышц или сердца при занятии опреде! лёнными видами спорта. При беременности в результате физиологической гипоксии форми! рующейся плаценты увеличивается количество капилляров в ворсинах хориона и возрастает

134 ПАТОЛОГИЯ Глава 5

их масса и т.д. Однако если атрофия является чисто приспособительной реакцией, так как не направлена на сохранение функции органа, то гипертрофия, возникающая при болезнях, яв! ляется компенсаторной реакцией, позволяю! щей сохранить функцию тех или иных орга! нов в условиях патологии.

МЕХАНИЗМЫ КОМПЕНСАЦИИ ФУНКЦИЙ

Механизмы компенсации функций при болез! нях принципиально не отличаются от механиз! мов приспособления. В их основе также лежит пролиферация клеток, но только до того объё! ма, который может обеспечить функцию орга! на, в котором развился патологический про! цесс или который потерял часть своей массы. Однако всё многообразие компенсаторных и приспособительных изменений органов и тка! ней при болезнях сводится к трём основным реакциям — регенерации, гипертрофии и пе! рестройке тканей.

РЕГЕНЕРАЦИЯ

Регенерация — восстановление организмом ут! раченных или повреждённых тканей, клеток, внутриклеточных структур либо в результате их физиологической гибели, либо вследствие па! тологического воздействия. В соответствии с этим восстановление всех элементов живой материи, гибнущих в процессе жизнедеятель! ности, — физиологическая регенерация, а вос! становление утраченного в результате патоло! гических процессов — репаративная регенерация.

Реституция. После повреждения может восстановиться ткань, идентичная утраченной, и такая регенерация называется реституцией.

Субституция. Если же на месте повреждения образуется соединительнотканный рубец, говорят о субституции.

Патологическая регенерация. Регенерация мо! жет быть и патологической, когда функция ре! генерирующей ткани не восстанавливается или извращается. Различают гиперрегенерацию, гипорегенерацию и метаплазию.

Гипорегенерация. Восстановление утраченных тканей может идти очень медленно, и тогда имеет место ги! порегенерация (например, при трофических язвах).

Гиперрегенерация. Иногда ткань регенерирует избыточ! но, что подчас не только не восстанавливает функ! цию, но наоборот — функция органа при этом стра! дает. В этом случае речь идёт о гиперрегенерации (например, келоидный рубец).

Метаплазия. К патологической регенерации следует отнести и метаплазию — переход одного вида тка! ни в другой, но родственный ей гистогенетически.

Примером метаплазии является развитие в области повреждения слизистой оболочки бронха вместо мер! цательного эпителия многослойного плоского орогове! вающего эпителия или трансформация соединительной ткани в кость. При метаплазии не восстанавливается функция утраченной ткани.

ГИПЕРТРОФИЯ

Другим механизмом компенсации функций па! тологически изменённого органа является ги! пертрофия. В зависимости от характера и осо! бенностей повреждения выделяют несколько форм этой компенсаторной реакции.

Компенсаторная гипертрофия развивается при длитель! ной гиперфункции органа. При компенсаторной (ра! бочей) гипертрофии увеличивается вся масса функцио! нирующей ткани, но сама эта ткань не поражена патологическим процессом (например, гипертрофия миокарда при артериальной гипертензии).

Регенерационная гипертрофия развивается в сохранив! шихся тканях повреждённого органа и компенсирует утрату его части. Такая гипертрофия развивается при крупноочаговом кардиосклерозе после инфаркта мио! карда в сохранившейся мышечной ткани сердца, в со! хранившейся ткани почки при нефросклерозе и т.п.

Викарная гипертрофия развивается в сохранившемся органе при гибели или удалении одного из парных ор! ганов. При викарной (заместительной) гипертрофии сохранившийся орган берёт на себя функцию утрачен! ного.

Патологическая гипертрофия. Увеличение объёма и мас! сы органа не всегда является компенсаторной реакци! ей, так как не только не компенсирует утраченную фун! кцию, но нередко извращает её. Такую гипертрофию можно назвать патологической, ибо она сама является проявлением болезни и требует лечения.

Нейрогуморальная гипертрофия. Примером такой гипер! трофии является нейрогуморальная гипертрофия, воз! никающая при нарушении функции эндокринных же! лёз — акромегалия при гиперфункции передней доли гипофиза или железистая гиперплазия эндометрия, раз! вивающаяся при дисфункции яичников. И акромега! лия, и железистая гиперплазия эндометрия не несут в себе ни приспособительного, ни компенсаторного смыс! ла, а являются симптомами заболеваний, которые тре! буют лечения.

Гипертрофические разрастания. Также не имеют компен! саторного значения так называемые гипертрофические разрастания тканей в области длительно текущих вос! палительных процессов

Увеличение объёма ткани в области нарушенного лим! фообращения (например, слоновость нижней конечно! сти) также не компенсирует нарушенную функцию того органа, в котором оно развивается.

Ложная гипертрофия. Выделяют также понятие ложной гипертрофии, когда на месте атрофирующейся функ! циональной ткани или органа разрастаются жировая клетчатка и соединительная ткань. Разумеется, этот процесс никакого отношения ни к гипертрофии, ни к компенсаторным реакциям не имеет.

СТАДИИ КОМПЕНСАТОРНЫХ РЕАКЦИЙ

Одной из важнейших особенностей компенса! торных реакций является их стадийный (фазо! вый) характер [139, 173, 178]. В динамике ком! пенсаторных реакций выделяют 3 стадии, названия которых несколько отличаются у па! тологоанатомов и патофизиологов: становле! ния (аварийная), закрепления (относительно устойчивой компенсации) и истощения, или декомпенсации (подробнее см. ниже в разделе «Адаптационный процесс»). Механизмы и осо! бенности развития этих стадий компенсатор! ных реакций сложны, в их реализации так или иначе участвует весь организм больного, одна! ко схематично их можно представить следую! щим образом.

•1!я стадия — стадия становления компенсаторных про! цессов. Эта стадия характеризуется тем, что при раз! витии любого заболевания в органах резко повыша! ется нагрузка на структуры, несущие специфическую функцию органа, что требует адекватного увеличения метаболизма и энергетического обеспечения. Это вынуждает имеющиеся в клетках митохондрии резко повышать образование энергии. Но гиперфункция митохондрий сопровождается деструкцией их крист, что не позволяет увеличить образование энергии до необходимого уровня. В гиперфункционирующих клетках возникает энергетический дефицит, который является сигналом для включения комплекса компен! саторных реакций, в том числе и для биосинтетичес! ких процессов, необходимых для обеспечения гиперп! лазии внутриклеточных структур [160]. В зависимости от потенциальных возможностей организма с помощью различных приспособительных и компенсаторных ре! акций функционирование повреждённого патологи! ческим процессом органа в условиях энергетическо! го, а следовательно, и метаболического дефицита, прекращается или продолжается. Степень эффектив! ности компенсаторных и приспособительных процес! сов в период энергетического дефицита и инициаль! ной гиперфункции ультраструктур клеток и является так называемым «функциональным резервом» каж! дого больного, от которого зависят патогенез и исход болезни.

•2!я стадия — стадия относительно устойчивой компен! сации характеризуется гиперплазией внутриклеточных структур, обеспечивающих гипертрофию и гиперпла! зию клеток. Значительно возрастают биосинтетичес! кие процессы в клетках и резко снижается энергети! ческий дефицит. Однако если не ликвидирована причина, вызвавшая гиперфункцию органа, т.е. если болезнь приобретает хроническое течение, то сохра! няется гиперфункция ультраструктур клеток, требую! щая энергетического обеспечения. Образующаяся в этих условиях энергия, условно говоря, расходуется на два основных процесса — на обеспечение функ! ции органа и на ресинтез внутриклеточных структур, разрушающихся при выполнении функции. Главен! ствующим процессом является функция, так как если она прекратится, то и все другие процессы в клетках больше не нужны. Поэтому основная масса образую! щейся в митохондриях энергии расходуется на обес!

печение функции и несколько меньшая — на восста! новление самих себя. И коль скоро нагрузка на орган не снижается, а функция его поддерживается необхо! димой для этого энергией, то постепенно количество энергии, необходимой для ресинтеза ультраструктур, уменьшается. В результате в период ресинтеза вос! станавливается несколько меньше крист митохонд! рий, чем необходимо. А это значит, что на имеющи! еся кристы падает и та нагрузка, которую должны были бы нести недостающие кристы. Тем самым не только поддерживается, но и постепенно нарастает энерге! тический дефицит гиперфункционирующих клеток, закономерно вызывающий гиперфункцию, а следо! вательно, и ускоренный распад внутриклеточных структур, в том числе и митохондрий. Поэтому в ста! дии относительно устойчивой компенсации возника! ет порочный круг, и это объясняет причину обяза! тельной декомпенсации, которая наступает раньше или позже, если не ликвидирована болезнь, вызвав! шая необходимость включения компенсаторных и приспособительных процессов. Таким образом, при хронических заболеваниях, важнейшим звеном пато! генеза которых являются компенсаторные и приспо! собительные реакции, в самой компенсации функ! ций уже заложена их декомпенсация в том случае, если не удаётся ликвидировать болезнь.

•3!я стадия — стадия декомпенсации — характеризуется прогрессирующим преобладанием процессов распада внутриклеточных структур над их ресинтезом. В па! тологически изменённом органе исчезает гетероген! ность клеток, так как для сохранения его функции необходим уже их общий потенциал. Вместе с тем это означает, что клетки теряют возможность восста! навливаться, ибо для этого они должны на опреде! лённое время перестать функционировать. Нарастает гипоксия тканей (даже при достаточном поступлении кислорода), так как уменьшается количество полно! ценных внутриклеточных структур, способных его утилизировать. Меняется метаболизм, развиваются дистрофические процессы, нарастает ацидоз, способ! ствующий лабилизации мембран лизосом и поступ! лению гидролаз в цитоплазму. Кроме того, всё мень! ше восстанавливаются и распадающиеся в результате гиперфункции митохондрии, что ведёт к прогресси! рующему уменьшению образования энергии, особен! но необходимой для ресинтеза всех гиперфункцио! нирующих структур. Это заставляет дефектные ультраструктуры ещё интенсивнее функционировать, чтобы поддержать функцию органа. Наконец, дест! рукция внутриклеточных структур достигает такой сте! пени, а энергетический дефицит вырастает до такого уровня, когда обеспечение специфической функции становится невозможным. Наступает энергетическое истощение [160] и развивается декомпенсация.

Компенсаторные и приспособительные реак! ции — явления одного биологического плана, они основываются на нескольких биологичес! ких закономерностях. Прежде всего следует подчеркнуть, что в основе адаптации и ком! пенсации лежат нормальные физиологические реакции. Это объясняется тем, что функции являются производными от деятельности кле! ток различных органов и тканей, а новые типы клеток в организме ни при каких условиях не

136 ПАТОЛОГИЯ Глава 5

образуются. Поэтому не могут появиться и никакие новые и необычные функции, а при формировании защитных реакций в ответ на внешние воздействия организм может лишь варьировать комбинации из стереотипного на! бора своих функций.

Таким образом, следует говорить не о прин! ципиально качественных отличиях приспосо! бительных и компенсаторных реакций организ! ма от нормальных реакций организма, а лишь об их своеобразии, связанном с определённы! ми условиями в конкретный период жизни человека.

Принципы обеспечения приспособительных и компенсаторных реакций*

В основе структурного обеспечения всего раз! нообразия приспособительных и компенсатор! ных реакций лежат следующие пять принци! пов.

•Принцип функциональной гетерогенности заключается в непрерывном варьировании числа активно функ! ционирующих структур в соответствии с меняющи! мися условиями окружающей среды и требованиями, предъявляемыми к данному органу со стороны всего организма. В состоянии относительного функцио! нального покоя из общего числа аналогичных струк! тур функционирует лишь какая!то их часть. По мере изменения функциональных требований к данному органу соответственно изменяется и число функцио! нирующих структур из имеющихся в норме: при по! вышении функциональной нагрузки в работу вклю! чается всё большее их число, при её снижении — число структур, отличающихся высоким уровнем биосинте! за, уменьшается. Этот принцип асинхронной работы одноимённых структур сохраняется не только на тка! невом уровне, а столь же чётко проявляется на кле! точном, на ультраструктурном уровне и, вероятно, имеет место на молекулярном уровне. Этот механизм может быть обозначен как мобилизация имеющихся ресурсов. Он типичен для жизнедеятельности орга! низма в условиях, когда колебания функциональной активности органов не выходят за физиологические границы, и наличный запас структур вполне достато! чен для обеспечения этих колебаний.

•Второй принцип состоит в том, что при более или ме! нее длительной функциональной нагрузке, когда не! достаточно включения в активную работу даже всех структур, которыми располагает орган, происходит увеличение числа функционирующих структур, т.е. их гиперплазия, соответствующая уровню возросшей фун! кциональной нагрузки. Этот процесс охватывает все структурные уровни, начиная с молекулярного (амп!

* Авторы раздела «Принципы обеспечения приспособи! тельных и компенсаторных реакций» — Д.С. Саркисов, В.С. Пауков.

лификация, или умножение числа аллелей гена, ус! коренный синтез новых молекул белка, возрастание числа рецепторов в клетках). На субклеточном уров! не происходит увеличение количества клеточных орга! нелл (митохондрий, эндоплазматического ретикулу! ма, миофиламентов и др.). Наконец, возрастает количество клеток путём их пролиферации. При этом (когда функциональная масса возрастает в результате увеличения количества клеток) объём самих клеток увеличивается незначительно.

†В тех же случаях, когда высокая функциональная нагрузка реализуется за счёт гиперплазии ультра! структур, то возросшая масса последних «не уме! щается» в прежнем объёме клетки. Он увеличивает! ся, и возникает гипертрофия клетки. В органах, клетки которых не размножаются (миокард, ЦНС), этот процесс выражается исключительно в гипер! плазии ультраструктур и гипертрофии клеток. Там же, где клетки способны размножаться, орган уве! личивается как за счёт гипертрофии клеток, так и в результате увеличения их числа. Можно сказать, что гиперплазия внутриклеточных органелл и клеток есть расширение производственных мощностей.

†Гиперпластический процесс одинаково свойственен приспособительным и компенсаторным реакциям, хотя в условиях патологии гипертрофия (гиперпла! зия) достигает более высоких степеней, чем при физиологических нагрузках. Это обусловлено тем, что при последних гиперпластический процесс ре! гулируется системой тренировок, а, например, при пороках сердца, ГБ и других состояниях он непре! рывно наращивается по мере прогрессирования бо! лезни, так как не устранена вызвавшая её причина.

†По механизмам (пролиферация клеток и внутри! клеточных структур) близка к гиперпластическому процессу и регенерация. Различаются они тем, что гиперплазия (гипертрофия) обычно развёртывается в связи с необходимостью усиления функции, а ре! генерация — для сохранения функций в физиоло! гических условиях или для нормализации функции при повреждении органа и убыли части его массы.

†Физиологическая и репаративная регенерация — явление универсальное, свойственное не только тка! невому и клеточному уровням, но и внутриклеточ! ному и молекулярному (например, регенерация по! вреждённой структуры ДНК).

•Третий принцип — рекомбинантные преобразования структур при неизменной их количественной харак! теристике — отражает качественную сторону приспо! собительных и компенсаторных реакций. Существует множество факторов, для нейтрализации влияния которых мало одного усиления или ослабления фун! кции, а требуются совсем иные ответные реакции организма. Чтобы приспособиться к воздействиям всё возрастающего числа чужеродных Аг, вредных хими! ческих веществ, радиационных влияний и т.д., дей! ствию которых подвергается человек, биологические системы должны не только интенсифицировать свои функции, но и непрерывно перестраиваться для ме! таболической нейтрализации влияния таких патоген! ных факторов. Эти перестройки в основной своей массе развёртываются на молекулярном уровне и ана! логичны явлениям в области химии, именуемых изо! мерией и конформацией.

†Вероятно, одной из форм рекомбинантных преоб! разований является возникновение в гиперфункци! онирующих клетках групп митохондрий в виде так называемых кластеров [158]. Они образуются из нескольких митохондрий с помощью межмитохон! дриальных контактов, имеющих характерное строе! ние (рис. 5!4 на вклейке). Известно, что гиперфун! кция клеток и внутриклеточных структур, особенно в стадии становления компенсаторных процессов, сопровождается выраженным энергетическим дефи! цитом в связи с уменьшением числа крист в мито! хондриях. Очевидно, в этих условиях кооперация митохондрий посредством образования межмитохон! дриальных контактов позволяет наладить их син! хронное функционирование для обеспечения син! теза и транспортировки энергии к внутриклеточным структурам адекватно энергетическим потребностям гиперфункционирующего органа. Эти данные о кластерах митохондрий хорошо укладываются в хе! миосмотическую гипотезу Питера Митчелла [57а]. По мере снижения энергетического дефицита в клетках уменьшается количество кластеров митохондрий, и они становятся меньше. Вместе с тем образование межмитохондриальных контактов невозможно, если количество крист или самих митохондрий умень! шается ниже какого!то порогового уровня, а коли! чество образующейся энергии снижается настоль! ко, что функция органа быстро угасает. Такая ситуация возникает либо в стадии становления, но при очень глубоком поражении органа, либо в ста! дии декомпенсации, характеризующейся энерге! тическим истощением гиперфункционирующих структур.

†Положение о рекомбинантных преобразованиях позволяет понять, за счёт каких механизмов проис! ходит энергетическое обеспечение гиперфункции органов в тот период времени, когда ещё нет гипер! плазии внутриклеточных структур, т.е. материаль! ного субстрата, обеспечивающего относительно ус! тойчивую компенсацию больного органа. Именно рекомбинантные преобразования, вероятно, позво! ляют увеличить образование энергии настолько, чтобы обеспечить и функцию, и ресинтетические процессы в клетках, испытывающих возросшую на! грузку. Данные о рекомбинантных преобразовани! ях расширяют существующие представления о ме! ханизмах качественных изменений в природе вообще и в живой в особенности.

•Четвёртый принцип — принцип материального обеспе! чения гомеостаза — состоит в высокой способности биологических структур к временной синхронизации между началом действия раздражителя и развёртыва! нием приспособительных и компенсаторных реакций. Очевидно, что чем больше сближены во времени дей! ствие фактора внешней среды и ответ на него орга! низма, тем точнее и эффективнее приспособительная реакция: материальные ресурсы органа, вполне доста! точные потенциально, но не реализованные вовремя, т.е. синхронно с действием патогенного фактора, не могут предотвратить разрушительного влияния после! днего. Изучение особенностей приспособительных реакций организма в непрерывно меняющихся усло! виях окружающей среды показывает, что одним из наиболее важных свойств этих реакций является ла! бильность, гибкость процесса гиперплазии и особен! но рекомбинационных преобразований структур, т.е.

способность организма менять их интенсивность в за! висимости от частоты и силы действия различных факторов внешней и внутренней среды. Суть этого состояния заключается в том, что при разнообразных изменениях частоты действия раздражителя интенсив! ность образования и рекомбинации структур непре! рывно меняются, устанавливаясь в каждый данный момент на уровне, предотвращающем возникновение несовместимого с жизнью их дефицита. В ответ на действие патогенного фактора организм не только вырабатывает ритм регенераторной реакции, адекват! ный частоте действия повреждающего агента, но и соответствующим образом быстро и точно меняет, перестраивает этот ритм при каждом изменении час! тоты и силы влияний окружающей среды.

†Речь, следовательно, идёт о соотношении естествен! ных (собственных) ритмов функционирования био! логической системы с ритмами воздействий окру! жающей среды, в том числе патогенными. Если ритм действия патогенного фактора совпадает с ритмом обновления структур организма, последний оказы! вается адаптированным к данному фактору, посколь! ку к каждому очередному вредному воздействию успевает восстановить свою структуру, повреждён! ную после предшествующей атаки. Оба ритма не совпадают, особенно когда ритм действия патоген! ного агента чаще ритма обновления структур, пос! ледний перестраивается: он учащается настолько, чтобы прийти в соответствие с ритмом действия раздражителя и тем самым погасить его отрицатель! ное влияние на тот или иной орган.

†Таким образом, приспособительные колебания фун! кциональной активности органов материально обес! печиваются не просто изменениями числа активно функционирующих и интенсивно обновляющихся структур и их конформационными перестройками, а такими их изменениями, которые происходят в строгом временном соответствии с изменениями частоты и силы действия раздражителя. Поэтому можно говорить о том, что приспособление — преж! де всего изменение и синхронизация скоростей био! логических реакций. Диапазон этих изменений очень широк: в экстремальных условиях интенсивность биологических реакций возрастает в десятки раз. Вместе с тем следует отметить, что эта способность организма к адаптационной перестройке интенсив! ности биологических процессов не безгранична. Существуют некоторые минимальные, более уже «несжимаемые» сроки развёртывания такой пере! стройки, раньше которых эти процессы произойти не могут. Отмечено, например, что повышение ак! тивности ферментных систем после введения ин! дукторов наблюдается через 5–6 ч. Радиоавтогра! фические исследования свидетельствуют о том, что репликация ДНК происходит не ранее чем через 24–30 ч от начала действия патогенного фактора и, как бы ни увеличивалась доза или частота его воз! действия, этот срок не меняется. Ещё позже (через несколько суток) развёртывается иммунный ответ на попадание в кровь патогенных микроорганизмов. Следовательно, существует некоторый латентный период между моментом действия раздражителя и временем мобилизации организмом материальных ресурсов для его нейтрализации. В течение этого периода могут возникнуть серьёзные, а может быть, и необратимые повреждения органов и тканей. Од!