Предмет и методы патологической физиологии. Общие принципы и типы медико-биологических экспериментов. Моделирование болезней и патологических процессов. Примеры моделей. Значение патофизиологии для клиники

Увеличение массы сердца происходит вследствие утолщения каждого мышечного волокна, что сопровождается изменением соотношения внутриклеточных структур. Объем клетки при этом увеличивается пропорционально кубу линейных размеров, а поверхность — пропорционально их квадрату, что приводит к уменьшению клеточной поверхности на единицу массы клетки. Известно, что через поверхность клетки происходит ее обмен с внеклеточной жидкостью — поглощение кислорода, питательных веществ, выведение продуктов метаболизма, обмен воды и электролитов. В силу перечисленных изменений возникают условия для ухудшения снабжения мышечного волокна, особенно его центральных отделов.
Клеточная мембрана играет большую роль в проведении возбуждения и в сопряжении процессов возбуждения и сокращения, осуществляемом через тубулярную систему и саркоплазматический ретикулум. Поскольку рост этих образований при гипертрофии мышечного волокна также отстает, то создаются предпосылки для нарушения процессов сокращения и расслабления кардиомиоцитов: вследствие замедления выхода ионов кальция в миоплазму ухудшается сокращение, а в результате затруднения обратного транспорта ионов кальция в ретикулум — расслабление, иногда могут возникать локальные контрактуры отдельных кардиомиоцитов.
При гипертрофии увеличение объема клетки происходит в большей степени, чем объема ядра. Способность ядра высокодифференцированной клетки к делению резко ограничена. При этом увеличиваются только линейные размеры ядер за счет увеличения числа хромосом, что сопровождается некоторым увеличением содержания ДНК. А так как роль ядра заключается в обеспечении белкового синтеза, а следовательно, и процессов восстановления внутриклеточных структур, то относительное уменьшение ядра может привести к нарушению синтеза белков и ухудшению пластического обеспечения клетки.
В процессе развития гипертрофии масса митохондрий вначале увеличивается быстрее, чем масса сократительных белков, создавая условия для достаточного энергетического обеспечения и хорошей компенсации функции сердца. Однако в дальнейшем, по мере усугубления процесса, увеличение массы митохондрий начинает отставать от роста массы цитоплазмы. Митохондрии начинают работать с предельной нагрузкой, в них развиваются деструктивные изменения, снижается эффективность их работы, нарушается окислительное фосфорилирование. Это ведет к ухудшению энергетического обеспечения гипертрофированной клетки.
Увеличение массы мышечных волокон зачастую не сопровождается адекватным увеличением капиллярной сети, особенно в случаях быстрого развития недостаточности сердца.
Крупные венечные артерии также не обладают необходимым приспособительным ростом. Поэтому во время нагрузки ухудшается сосудистое обеспечение гипертрофированного миокарда.
В гипертрофированном сердце нарушена структура вставочных дисков и z-полос, что имеет своим следствием изменение электрической активности миокарда, ухудшение координированности сокращения сердца в целом.

При развитии гипертрофии миокарда в процесс обязательно вовлекается нервный аппарат сердца. Наблюдается усиленное функционирование внутрисердечных и экстракардиальных нервных элементов. Однако рост нервных окончаний отстает от роста массы сократительного миокарда. Происходит истощение нервных клеток; нарушаются трофические влияния, уменьшается содержание норадреналина в миокарде, что ведет к ухудшению его сократительных свойств, затруднению мобилизации его резервов. Следовательно, нарушается и регуляторное обеспечение сердца.
Гипертрофированное сердце вследствие увеличения массы его сократительного и энергообеспечивающего аппарата способно длительное время выполнять значительно большую работу, чем сердце нормальное, сохраняя при этом нормальный метаболизм. Однако способность приспосабливаться к изменяющейся нагрузке, диапазон адаптационных возможностей у гипертрофированного сердца ограничены. Уменьшен функциональный резерв. Это делает гипертрофированное сердце в силу указанной выше несбалансированности внутриклеточных и тканевых структур более ранимым при различных неблагоприятных обстоятельствах.
Длительная и интенсивная нагрузка на сердечное мышечное волокно ведет к его истощению и нарушению функции. При этом могут возникнуть нарушения сократительной функции мышечного волокна вследствие нарушения образования энергии митохондриями и нарушения использования энергии сократительным аппаратом. При разных формах недостаточности сердца один из этих патологических вариантов может преобладать, в частности при длительной гиперфункции сердца ведущим является нарушение использования энергии. При этом наряду с плохой сократимостью наблюдается затруднение расслабления мышечного волокна, возникновение мышечных локальных контрактур, а в дальнейшем — дистрофия и гибель кардиомиоцитов.
Повышенная нагрузка неравномерно распределяется между различными группами мышечных волокон: более интенсивно функционирующие волокна быстрее выходят из строя, гибнут и замещаются соединительной тканью (кардиосклероз), а оставшиеся принимают на себя все более повышенную нагрузку. Кардиосклероз ведет к сдавлению кардиомиоцитов, изменению механических свойств сердца, еще большему ухудшению диффузии, углублению обменных нарушений. Считается, что при замене соединительной тканью 20—30% массы сердца его нормальная работа невозможна.
Дистрофические изменения сердечной мышцы сопровождаются расширением полостей сердца, снижением силы сердечных сокращений — возникает миогенная дилатация сердца, сопровождающаяся увеличением остающейся во время систолы в полостях сердца крови и переполнением вен. Повышенное давление крови в полостях правого предсердия и отверстиях полых вен прямым действием на синусно-предсердный узел и рефлекторно (рефлекс Бейнбриджа) вызывает тахикардию, которая усугубляет обменные нарушения в миокарде. Поэтому расширение полостей сердца и тахикардия служат грозными симптомами начинающейся декомпенсации.
При оценке биологического значения гипертрофии миокарда следует обратить внимание на внутреннюю противоречивость данного явления. С одной стороны, это весьма совершенный приспособительный механизм, который обеспечивает длительное выполнение сердцем повышенной работы в нормальных и патологических условиях, а с другой — особенности структуры и функции гипертрофированного сердца служат предпосылкой для развития патологии. Преобладание одной из сторон в каждом конкретном случае определяет особенности протекания патологического процесса.
По динамике изменений обмена, структуры и функции миокарда в компенсаторной гипертрофии сердца выделяют три основные стадии (Ф. 3. Меерсон).
1. Аварийная стадия развивается непосредственно после повышения нагрузки, характеризуется сочетанием патологических изменений в миокарде (исчезновение гликогена, снижение уровня креатинфосфата, уменьшение содержания внутриклеточного калия и повышение содержания натрия, мобилизация гликолиза, накопление лактата) с мобилизацией резервов миокарда и организма в целом. В этой стадии повышены нагрузка на единицу мышечной массы и интенсивность функционирования структуры (ИФС)-, происходит быстрое, в течение недель, увеличение массы сердца вследствие усиленного синтеза белков и утолщения мышечных волокон.
2. Стадия завершившейся гипертрофии и относительно устойчивой гиперфункции. В этой стадии процесс гипертрофии завершен, масса миокарда увеличена на 100 — 120% и больше не прибавляется, ИФС нормализовалась. Патологические изменения в обмене и структуре миокарда не выявляются, потребление кислорода, образование энергии, содержание макроэргических соединений не отличаются от нормы. Нормализовались гемодинамические показатели. Гипертрофированное сердце приспособилось к новым условиям нагрузки и в течение длительного времени компенсирует ее.
3. Стадия постепенного истощения и прогрессирующего кардиосклероза характеризуется глубокими обменными и структурными изменениями, которые исподволь накапливаются в энергообразующих и сократительных элементах клеток миокарда. Часть мышечных волокон гибнет и замещается соединительной тканью, ИФС снова возрастает. Нарушается регуляторный аппарат сердца. Прогрессирующее истощение компенсаторных резервов приводит к возникновению хронической недостаточности сердца, а в дальнейшем — к недостаточности кровообращения.
4) Стресс – неспецифический нейроэндокринный компонент мобилизацион ответа целостного организма на любое предъявляемое требование.
Стрессоры:
-раздражители, реально угрожающие гомеостазу; например боль, гипоксия и тд.
-раздражители, потенциально опасные
- раздражители неожиданные или нарушающие стереотип.
Стресс как нейроэндокринный процесс впервые описан канадским патофизиологом Г.Селье в 1936 году.
Стадии
1. Стадия тревоги. Осуществляется выработка гипоталамических сигналов, запуск стресс(кортиколиберин, вазопрессин, симпатический нервный сигнал). Начинается продукция аденогипофизарных гормонов-регуляторов стресса (пропиомеланокортин и его производные, включая АКТГ)
2. Стадия резистентности. Формируется общий адаптационный синдром(ОАС).
Организм насыщается глюкокортикоидами и другими кортикостероидными гормонами, а также катехоламинами. Увеличение т-та кислорода и энергосубстратов. В рез-те острого кнтринсулярного д-я стрессорных гормонов на метаболизм происх перераспределение энергетическ ресурсов в пользу орг и тк, располагающих инсулин-независим транспортёрами глю (ЦНС, миокард, диафрагм дых мышца, сами надпочечники, гонады, ретина и др). Мобилизуются эндогенные пути получения глю – гликогенолиз и глюконеогенез. При этом часть орг временно оказывается в состоянии энергетической депревации.(лим.орг, соед.тк, оп-двиг аппарат, полые орг жкт, сосудист ст и др)
3.При сильных и длительных стрессирующих возд-х или наличии недостаточности ф-ций гипоталамуса, гипофиза, надпочечников – функц ресурсы нейро-эндокрин ап могут быть превышены. Стресс доходит до ст истощения. – наступ необратим некробиотическ и апоптотические изменения. Стресс, приведший к ст истощения называется дистресс.Дистресс – фактор риска многих заболеваний, поражающих орг и тк, оказывающиеся при стрессе в услов энергодепривации(болезни нарушенной адаптации – атероск-з, гипертензия, вторичный иммунодефицит, ожирение, остеохондроз, артриты и др.)
При норм тече ст истощении не наступает и после прекращения действия стрессора бывает фаза «физиологического выхода из стресса». Для её осуществления необходимы биорегуляторы(эндогенные опиаты, андрогены, инсулин идр.) Такое развитие событий называется эустресс.
Модели острого стресса:
- Модель Селье – на крысах, продлённая иммобилизация на сроки 6-72 часа при комнатной и понижен темп. Приводит к выражен стрессу, доходящему до ст истощения. Демонстрир явление дисстресса. Не адекватна реальн ситуации при остр стрессе у чел
-Модель Дж.В.Мэйсона – на част-но обездвижен обезьянах, животные подвергаются действию слабого раздраж электротока через нерегулярные промежутки времени, но могут избегать действия электротока, обучаясь определённой интенсивности воздействия на управляющую ркоятку. тБолее адекватна стрессу у человека, допускает альтернативный выход из стрессав дистресс или эустресс.
-Ротационная модель на мышах, вращением на граммофонном диске
-Холодовая модель на грызунах, 5-ти минутным погружением в услов холода (-20 градусов)
-Плавание в холл воде в течение 5 мин. Наиб действенная модель
Практическая работа – течение кислородного голодания у мышей с искусственно изменённой антигипоксической резистентностью. (см протокол)
Родовой стресс – стресс для н/р. Особенности заключаются в том, что у ребёнка вместо адреналина выделяется норадреналин, и у н/р имеется 4 зона коры надпочечников, кот вырабатывает фетальный андроген.(андрогены – эндогенные опиаты)
18
1) Тромбоциты имеют дисковидную форму, диаметр от 2 до 5 мкм, объем 5— 10 мкм3 (рис. 7.6). В тромбоците выделяют несколько зон: периферическую, золя-геля, внутриклеточных органелл. На наружной поверхности периферической зоны располагается покров толщиной до 50 нм, содержащий плазматические факторы свертывания крови, энзимы, рецепторы, необходимые для активации тромбоцитов, их адгезии (приклеивания к субэндотелию) и агрегации (приклеивания друг к другу).