Тема 11. Патологическая физиология типовых нарушений обмена веществ

Постоянство концентрации водородных ионов (рН) во внут­ренней среде — необходимое условие для нормального функцио­нирования жизненно важных процессов животного организма. Это постоянство зависит от соотношения между кислотами и ос­нованиями в крови и в тканях. Кислотно-основное равновесие, поддерживаемое высшими животными в пределах рН 7,3-7,6, – жесткая константа, обеспечиваемая буферными системами био­логических сред. Снижение уровня рН плазмы крови ниже 6,8 или смещение водородного показателя на величину более чем 7,8 становятся несовместимыми с жизнью. Изменения кислотно-ос­новного равновесия встречаются при многих заболеваниях и приводят либо к накоплению в биологических средах кислот с повышением концентрации водородных ионов – ацидозу, либо к понижению концентрации водородных ионов – алкалозу, от­носительному или абсолютному накоплению оснований.

Нарушение кислотно-основного равновесия может возникать в такой форме, когда рН остается в пределах нормальных, свой­ственных здоровому животному величин (рН крови лошади 7,3-7,5; свиньи 7,44-7,47; крупного рогатого скота 7,3-7,45) за счет снижения резервных возможностей организма, его буферных сис­тем: бикарбонатного, фосфатного, белкового буферов, окисленно­го или восстановленного гемоглобина. Избыточно образовавшие­ся кислые или основные (щелочные) продукты метаболизма под­вергаются нейтрализации и выведению из организма. Ацидоз или алкалоз в этих случаях носит название компенсированного.

Обострение или хронизация патологии приводит к недостаточ­ности буферных систем, регуляторные механизмы не могут удер­живать водородный показатель (рН) в физиологических границах. Развивается некомпенсированный ацидоз или некомпенсирован­ный алкалоз.

Занятие 18. Нарушение кислотно-основного равновесия

Цель занятий. Изучить этиологию, патогенез и проявле­ния нарушений кислотно-основного равновесия у животных с па­тологией обмена веществ в эксперименте.

Задание 1. Изучить механизмы нарушений кислотно-основного равновесия. Изменение резервной щелочности крови собаки, у которой удалена поджелудочная железа.

Оснащение: сдвоенные колбы по И. П. Кондрахину, подготовленные к титрованию; микробюретка на 2 мл (15); 0,02 н. раство­ра серной кислоты (0,01 моль/л) (50 мл); 1%-ный раствор фенолфталеина (10 мл).

Постановка опыта. За день до занятия в хозяйстве или стационаре клиники получают кровь от больных животных и под­готавливают ее к исследованию диффузионным методом с помо­щью сдвоенных колб по И. П. Кондрахину.

В чистую, сухую центрифужную пробирку помещают 1 мл вазе­линового масла и 20 ЕД гепарина на 1 мл крови, 2-5 мл крови, взя­той из яремной вены, вносят в подготовленную пробирку, закрыва­ют ее пробкой и кровь осторожно перемешивают с антикоагулян­том. От каждого животного кровь берут в отдельную пробирку, на которой ставят номер. Пробирки доставляют в лабораторию, где их центрифугируют в течение 20 мин при 3000 об./мин и помещают в холодильник при температуре 4°С. По количеству проб крови с учетом параллельных исследований подготавливают сдвоенные колбы. Для контроля оставляют не менее трех сдвоенных колб. Все колбы закрывают резиновыми пробками и открывают только в мо­мент внесения реактива, после чего сразу опять закрывают. Точ­ность результатов всей серии исследований зависит от точности титрования гидроокиси натрия в контрольных колбах.

На левых колбах всех пар ставят номера, соответствующие но­мерам проб крови на пробирках, или букву «К» на контрольных колбах. В правые колбы всех пар из бюретки вливают по 2 мл 0,02 н. (0,02 моль/л) раствора натрия гидроксида, в смежные (ле­вые) колбы (кроме контрольных) вносят пипетками (не выдувая) по 0,5 мл плазмы крови, находящейся под вазелиновым маслом. Во всех случаях, когда реактивы вводят в колбы пипетками, их не выдувают, а дают свободно стекать. Затем во все левые колбы из бюретки или пипеткой поочередно вносят по 1 мл 5%-ного ра­створа серной кислоты (0,5 ммоль) и быстро плотно закрывают колбы пробками. Вращательными движе­ниями перемешивают плазму крови с кислотой (не менее трех раз). Колбы ос­тавляют на ночь. На следующий день приступают к титрованию.

Каждый студент получает 3-4 сдвоен­ные колбы, подготовленные для титрова­ния в предыдущий день. Титруют содер­жимое правых колб, а обозначения (К – контроль, № животного) пишут на левых колбах. Все колбы должны быть плотно закрыты, их открывают только в момент внесения реактивов.

Поочередно титруют содержимое колб. Для этого открывают правую колбу с раствором натрия гидроксида и вносят в нее 1-2 капли раствора фенолфталеина, затем из микробюретки на 2 мл, заполненной 0,01 моль/л (0,02 н.) раствором серной кис­лоты, титруют до полного обесцвечивания раствора. Скорость титрования контрольных и опытных проб должна быть одинако­вой. Результаты титрования записывают в таблицу и рассчитыва­ют резервную щелочность (X) в объемных процентах СОз на 100 мл плазмы крови по формуле

где У_к – количество 0,01 моль/л раствора серной кислоты, пошедшее на титрова­ние контроля, мл; У_п – количество 0,01 моль/л раствора серной кислоты, пошед­шее на титрование исследуемого образца, мл; У_пл – количество плазмы крови (в методике принято равным 0,5), мл; 0,448 – коэффициент данной реакции; 100 – коэффициент для пересчета результатов анализа на 100 мл плазмы крови.

Оформление протокола опыта. В протоколе кратко излагают постановку опыта и записывают показатели ще­лочного резерва крови у интактной и депанкреатизированной со­бак. Делают выводы. Объясняют механизм нарушения и компен­сации кислотно-основного равновесия у собаки с удаленной под­желудочной железой.

В норме щелочной резерв у крупного рогатого скота — 46-66, у овец — 48—60 об.% СО₂. Делают выводы. Объясняют механизм нарушения кислотно-основного равновесия. Называют вид нарушения.

Нормальные показатели щелочного резерва крови составляют: у собак 40-60 об.% СО₂, у овец 50-52, у крупного рогатого скота 46- 54 об.%СО₂.

Задание 2. Гипогликемическая кома у мыши.

В организме животных углеводы участвуют в разнообразных метаболических реакциях, взаимодействуя с белками и липидами. Одна из главных функций углеводов состоит в том, что они пред­ставляют собой основной энергетический субстрат для клеток всех тканей, но особенно нервной. Установлено, что 67 % глюкозы крови потребляют клетки центральной нервной системы.

Углеводы по­ступают в организм с растительной и животной пищей в виде моно-, ди- и полисахаридов. Может быть избыточное, а чаще не­достаточное снабжение животных углеводами. Последнее обстоя­тельство сразу сказывается на межуточном обмене веществ, так как для энергетических целей начинают использоваться жиры и в какой-то степени белки.

Недостаточная обеспеченность организма углеводами возмож­на в результате нарушения процессов переваривания и всасыва­ния. Например, при недостаточном поступлении гликолитических ферментов поджелудочной железы и кишечного сока (амилаза, лактаза). Полное расщепление углеводов до сахаров в тонком кишечни­ке не всегда завершается всасыванием. Уровень углеводов в крови поддерживается нейрогуморальными механизмами.

Уровень глюкозы в крови здоровых взрослых животных колеб­лется (мг/100 мл): крупный рогатый скот — 40-60, лошади — 55-95, свиньи — 45-75, собаки — 60-80, куры — 80-140, кролики — 75-85.

У больных животных эти показатели могут существенно ме­няться за счет интенсивности поступления углеводов, синтеза гли­когена, уровня потребления глюкозы, соотношения этих процес­сов.

Под гипогликемией понимают уменьше­ние содержания глюкозы в крови. Основные ее причины:

недостаточное поступление углеводов с кормами; снижение гидролиза сахаров в кишечнике и замедление их вса­сывания; повышение тонуса парасимпатической иннервации; недостаточная выработка глюкокортикоидов, соматотропного и адренокортикотропного гормонов передней доли гипофиза; повышение секреции инсулина, обусловленное гиперплазией островкового аппарата поджелудочной железы, развитием (у со­бак) раковой опухоли; развитие гепатопатий (гепатит, острая жировая дистрофия, цирроз) с подавлением гликогенообразовательной функции;

гипофизарная кахексия; интенсивная мышечная работа, особенно у лошадей при дли­тельных переходах, перевозке грузов; передозировка инсулина, вводимого животным с лечебной целью.

Последствия гипогликемии обусловлены, прежде всего, измене­ниями деятельности центральной нервной системы. Глюкоза для ее клеток является основным энергетическим субстратом. Недо­статок сахара приводит к истощению энергетических резервов, усилению катаболических процессов, гипоксии структур мозга, внутриклеточной гипергид­ратации. Повышение проницаемости стенок сосудов сопровожда­ется отеком мозга, возможностью кровоизлияний и тромбоза.

У жвачных животных возможно развитие гипогликемического синдрома, проявляющегося первоначально астеническим состоя­нием, затрудненностью передвижения. В последующем наблюда­ется беспокойство, появляются дрожь, клонические и тонические судороги, обильная саливация, непроизвольные дефекация и мочеиспускание. Одышка, тахикардия, зрачки расширены. Возмож­но развитие коматозного состояния.

Оснащение: шприцы на 1 мл с иглами; инсулин (1 флакон); 10%-ный раствор глюкозы (10 мл); подопытные животные: мыши.

Постановка опыта. Гипогликемическую кому воспро­изводят с помощью инсулина. Мышей перед опытом выдержива­ют сутки без корма. Дачу воды не ограничивают.

Подопытным мышам вводят инсулин под кожу по 0,25 ЕД на животное. Другой группе мышей одновременно с инсулином в брюшную полость вводят по 1 мл 10%-ного раствора (0,55 моль/л) глюкозы. Наблюдают за поведением животного.

Оформление протокола опыта. Кратко записы­вают условия опыта и подробно излагают изменения в поведении мышей. Сравнивают поведение мышей, которым вводили только инсулин, с поведением животных, которым кроме инсулина инъе­цировали также глюкозу. Делают выводы. Объясняют профилак­тическое действие глюкозы.

Занятие 19. Нарушения вод­ного и электролитного обменов

Цель занятий: Изучить этиологию, патогенез и проявления нарушений углеводного, водного и электролитного обменов

Вода имеет исключительно важное значение в жизнедеятельно­сти организма. Она входит в структуру всех клеточных элементов, представляет собой среду, где протекают обменные процессы. Об­мен воды самым тесным образом связан с минеральным обменом. Большинство минеральных соединений находится в растворен­ном состоянии. Их перемещение в организме невозможно без уча­стия воды. Соли, в свою очередь, обладая способностью связывать воду, во многом определяют ее содержание в биологических объектах. Водно-электролитный баланс является одним из опре­деляющих факторов в поддержании постоянства внутренней сре­ды организма — гомеостаза.

На долю воды в организме взрослых сельскохозяйственных жи­вотных приходится 55-65 % массы тела. У новорожденных она достигает 70-80 %, а к старости значительно (до 45 %) снижается. Вода поступает в организм с питьем и кормом. Она образуется и эндогенно, как результат окисления белков, углеводов и жиров. Окисление 100 г белков сопровождается выделением 41 мл воды, 100 г углеводов – 55, 100 г жира – 107 мл воды.

Содержащуюся в организме воду подразделяют на внутрикле­точную (интрацеллюлярную) и внеклеточную (экстрацеллюлярную). Внутриклеточная жидкость находится в трех состояниях: вода, химически и физически связанная с гидрофильными струк­турами протоплазмы; вода, находящаяся на поверхности коллоид­ных структур; вода, находящаяся в лакунах протоплазмы, хими­чески не связанная. Всего на долю интрацеллюлярной воды при­ходится около 72 % ее общего содержания в организме.

Внеклеточная вода составляет около 28 %. Она включает воду плазмы циркулирующей крови, интерстициальной и трансцеллюлярной жидкостей.

В составе плазмы крови на долю воды в среднем приходится 91 %. Важнейшая функция плазмы крови — поддержание гомеостаза, в чем значительная роль принадлежит минеральным солям. Плазма крови содержит электрически заряженные ионы. Катио­нами являются Na , К⁺, Mg² , Са²⁺, анионы представлены Сl^-, НСО₃, НРО₄, Н₂РО₄, органическими кислотами, белками. Элек­тролиты, частично глюкоза и мочевина обеспечивают осмотичес­кое давление и перемещение жидкости крови к тканям.

Водно-электролитный баланс регулируется нейроэндокринной системой, обеспечивающей устойчивое постоянство.

Отек (греч. oidema) — избыточное скопление жидкости в тка­нях вследствие нарушения обмена воды между кровью и межкле­точной жидкостью. Отек подкожной клетчатки — анасарка (anasarca).

Отек относят к типичным патологическим процессам, наблю­даемым при многих заболеваниях животных.

Отек относят к типичным патологическим процессам, наблю­даемым при многих заболеваниях животных.

Развитие отека обусловлено многими факторами, но из них следует выделить ведущие, среди которых изменение гидродина­мического, осмотического и онкотического давлений. В обыч­ных физиологических условиях гидродинамическое давление в артериальной части капилляра равно 35-40 мм рт. ст., оно выше онкотического (25 мм рт. ст.). Выталкивающая сила больше удер­живающей, и плазма крови через гистогематический барьер на­правляется в ткани. В венозной части капилляра онкотическое давление остается прежним (25 мм рт. ст.), а гидродинамическое снижено до 10-15 мм рт. ст., поэтому жидкость из межтканевых щелей направляется в кровеносные сосуды — венозную часть ка­пилляра.

В зависимости от причин и механизма развития выделяют та­кие виды отеков, как сердечные (застойные), почечные, кахексические, токсические, эндокринные, нейрогенные, воспалитель­ные, аллергические.

Токсические отеки. Чаще всего наблюдаются у животных после укусов ядовитых змей, пчел, других жалящих насекомых. Причи­нами таких отеков могут быть также отравления боевыми отравля­ющими веществами (фосген, дифосген), хлором, аммиаком. Вды­хание газообразных токсигенов приводит к отеку легких, а пора­жение кожи ипритом, люизитом, кротоновым маслом, другими токсическими веществами ведет к ее отеку. Некоторые инфекци­онные заболевания (сибирская язва и др.), характеризующиеся интоксикацией, также сопровождаются отеками тканей.

В генезе токсических отеков основное значение отводят повы­шению проницаемости сосудистой стенки, гиперонкии в связи с альтерацией клеток и гиперосмии. Транссудации способствуют освобождаемые поврежденными клеточными элементами вазоактивные вещества типа гистамина, серотонина, брадиюшина, простагландинов. Возможно рефлекторное влияние на вазомоторы, сопровождающееся дилатацией капиллярной сети, повышением проницаемости сосудов. Токсические отеки локальны, их грани­цы определены действием этиологического фактора.

Задание 1. Токсический отек легких у крысы.

Оснащение: шприцы на 2 мл с иглами; 6%-ный раствор аммония хлорида (10 мл); изотонический раствор натрия хлорида (10 мл); подопытные животные: крысы.

Постановка опыта. Подбирают двух одинаковых или близких по массе тела крыс. Записывают в протокол массу тела, исходное состояние и поведение животных. После этого подопыт­ной крысе под кожу или в брюшную полость вводят аммония хло­рид из расчета 0,7мл 6%-ного раствора на 100 г массы тела (8 ммоль/кг). Контрольной крысе таким же способом и в таком же объеме вводят изотонический раствор натрия хлорида. Отмечают постепенное нарушение ритма и частоты дыхания. Наблюдения ведут в течение 40-50 мин. Если за это время подопытная крыса не погибнет, то обеих крыс умерщвляют электрическим током. Если одна из них погибает раньше чем за 40 мин, одновременно умерщвляют другую крысу.

У крыс вскрывают грудную клетку, отпрепаровывают легкие, накладывают лигатуру на их корень и экстирпируют. Затем осмат­ривают легкие, определяют макроскопические изменения. После этого легкие подопытной и контрольной крыс отдельно взвешива­ют и вычисляют коэффициент отношения массы легких к массе тела животного в процентах (легочно-соматический коэффици­ент).

Оформление протокола опыта. Отмечают со­стояние и поведение крыс до опыта и в динамике после опыта, который хронометрируют. Особое внимание обращают на ритм и амплитуду дыхания. При вскрытии описывают картину и посмер­тно определяют легочно-соматический коэффициент. Делают вы­воды. Объясняют механизм развития отека.

Задание 2. Развитие отека в зависимости от гидрофильности тканей.

Оснащение: стеклянные банки на 500 мл; лига­тура (толстый шелк); подопытные животные: лягушки.

Постановка опыта (опыт Фишера). У лягушки туго перевязывают одну из лапок в области коленного сустава. Ля­гушку помещают в банку с водой. Через сутки животное демонст­рируют на занятиях. Обращают внимание на объем интактной лапки и сравнивают с объемом перевязанной лапки.

Оформление протокола опыта. Отмечают отли­чительные признаки перевязанной лапки от интактной. Объясня­ют механизм развития отека лапки по Фишеру.

Постановка опыта 2. Набухание коллоидов в разных средах.

Оснащение: торзионные весы, бактериологи­ческие пробирки, штативы для пробирок, желатин (10 г), раствор соля­ной кислоты (0,01 моль/л) (100 мл), раствор соляной кислоты (0,1 моль/л) (100 мл), раствор натрия или калия гидроксида (0,1 моль/л) (100 мл), дистиллиро­ванная вода (100 мл).

Постановка опыта. Эксперимент ставят для объясне­ния механизма развития отека по Фишеру. В четыре пробирки на­ливают по 2-3 мл разных жидкостей: в пробирку № 1 — дистил­лированную воду, в пробирку № 2 — раствор соляной кислоты (0,01 моль/л), в пробирку № 3 — раствор соляной кислоты (0,1 моль/л), в пробирку № 4 — раствор натрия или калия гидро­ксида (0,1 моль/л).

В каждую пробирку помещают пластинку желатина (фибрина), которую предварительно взвешивают на торзионных весах. Через 15 и 30 мин содержимое пробирки выливают в стаканчик, обтяну­тый марлей. Пластинку желатина с марли переносят на фильтро­вальную бумагу, а затем взвешивают. В одних пробирках опреде­ляют степень набухания желатина через 15 мин, а в других — через 30 мин. Устанавливают индекс набухания делением массы желати­на через 15 и 30 мин пребывания в жидкости на массу желатина перед помещением в жидкость. Индексы набухания для кислоты и основания сравнивают с таким же показателем для дистиллиро­ванной воды.

Оформление протокола опыта. Составляют таблицу , в которую записывают массу кусочков желатина перед и после пребывания в растворе. Вычисляют индекс набухания. Сравнивают набухание желатина в растворах с набуханием в воде и делают выводы.

Вопросы для контроля знаний:

1. Классификация нарушений кислотно-щелочного равновесия. 2. Компенси­рованные ацидозы и алкалозы. 3. Ацидоз (алкалоз) декомпенсированный. 4. Ме­ханизм развития газового ацидоза или алкалоза. 5. Патогенез обменного (негазо­вого) ацидоза или алкалоза. 6. Причины нарушения обмена углеводов. 7. Гипергликемия и ее виды. 8. Сахарный диабет. 9. Гипогликемический щок. 10. Обезвоживание организма. 14. Патологические про­цессы в желудочно-кишечном тракте у молодняка сельскохозяйственных живот­ных, сопровождающиеся обезвоживанием. 15. Отек и водянка. 16. Механизм раз­вития токсических отеков. 17. Роль первичной задержки электролитов в развитии отека. 18. Состав транссудата и его отличие от экссудата. 19. Патогенез застойных, почечных и сердечных отеков. 20. Патофизиологическое значение отека. 21. Гипокалиемия и гиперкалиемия. 22. Роль кальция в организме. 23. Нарушения ми­нерального обмена при недостаточности паращитовидных желез.

Занятие 20. КОЛЛОКВИУМ № 3

1. Гипербиотические процессы в тканях и их характеристика (гипертрофия, гиперплазия, регенерация).

2. Опухоль, определение, этиология, особенности строения и физико-химические свойства.

3. Патогенез опухоли, характеристика стадий.

4. Основные признаки доброкачественных и злокачественных опухолей.

5. Гипобиотические процессы в тканях и их характеристика (атрофия, дистрофия, гипоплазия).

6. Некроз, гангрена, несовместимость тканей при трансплантации.

7. Нарушение эмбрионального развития.

8. Общие причины нарушения обмена веществ.

9. Нарушения кислотно-основного равновесия.

10. Компенсированные и декомпенсированные ацидозы и алкалозы.

11. Механизм развития газового ацидоза и алкалоза.

12. Ацидозы и алкалозы, их характеристика.

13. Нарушение обмена углеводов. Сахарный диабет. Гипогликемическая кома.

14. Нарушение обмена белков.

15. Нарушение обмена жиров. Кетоз.

16. Нарушение минерального обмена.

17. Нарушение обмена витаминов.

18. Нарушения вводно-электролитного обмена. Отёк и водянка, и их виды и механизм развития.

19. Механизм развития токсических отёков.

20. Роль первичной задержки электролитов в развитии отёка.

21. Состав транссудата и его отличие от экссудата.

22. Значение отека.