Формирование долговременных компенсаторных механизмов

Занятие 6. МБХФ, 3 курс, мед. биохимия.
Защитно-приспособительные, защитно-компенсаторные механизмы, уровни их
организации, значение.
Единство организма и среды лежит в основе развития морфологических структур и
функциональных отправлений, которые с этими структурами неразрывно связаны. Это же
единство привело в процессе эволюции к развитию и закреплению огромного количества
приспособительных реакций и механизмов.
Свойство всех живых систем – постоянное сохранение состава и качества при
изменяющихся условиях, динамическая упорядоченность процессов, по сути дела отражают
диапазон приспособительных способностей живого тела.
В основе единства организма и среды лежат морфологические свойства и
функциональные отправления, которые связаны со структурами. Это единство в ходе
эволюции привело к развитию и закреплению огромного количества приспособительных
реакций и их механизмов:
1. постоянное сохранение состава и количества клеток при изменяющихся условиях
окружающей среды.
2. динамическая упорядоченность процессов, протекающих в организме.
3. адаптивные реакции на основе общего адаптационного синдрома, со стадийным их
развитием.
Организация живых существ включает в себя ряд уровней различной сложности.
Филогенетически наиболее древний – молекулярный, именно на этом уровне эволюционно
закрепились структуры и реакции, обеспечивающие процессы универсального характера
(поддерживающие гомеостаз).
На молекулярном уровне могут развиваться системные процессы. Только на их
основе могут развиваться сложные гомеостатические реакции более высокого уровня с
участием клеток, тканей, функциональных систем целостного организма.
Приспосабливаются лишь целостные организмы, а орудиями и способами
приспособления являются функциональные системы.
Изменчивость, как приспособительный и биологически целесообразный фактор
осуществляется непрерывно и незаметно для нас. Её мы замечаем по косвенным признакам:
увеличение продолжительности жизни, исчезновение ряда болезней, возникновение новых
болезненных форм в связи с измененной реактивностью человека, в связи с новыми
экологическими факторами, созданными человеком.
Функциональные резервы органов тела огромны, структурными резервами организм
не обладает, но организм может создать новые структуры, которые сняли бы угрозу
истощения функциональных резервов.
К числу замечательных приспособительных образований относят собственные
рефлексогенные зоны, с помощью которых регулируется приток крови адекватный функции
органа. Огромное значение имеют приспособительные процессы при различных режимах
питания, что распространяется на ферментативную деятельность кишечной флоры.
Полнота приспособления к меняющимся факторам внешней среды – есть полнота
здоровья.
Все естественно возникающие заболевания, будучи нарушениями адаптации, по своей
биологической сути являются приспособительными, что означает, что все болезни являются
адаптационными.
Приспособительные процессы неправильно отождествлять с защитными, они
существуют параллельно.
Если в первом случае реакции организма сознательно направлены на освобождение от
прямой или косвенной угрозы жизни, то во втором случае факторы среды становятся
факторами биологической тренированности организма, его приспособления к среде.
Защитные реакции подразумевают защиту от чужеродных агентов, к которым невозможно
1
приспособиться. Защитные реакции - это психофизиологические действия с участием
сознания.
Приспособительные реакции предполагают не только возможность, но и
необходимость приспособления, это физиологические акты, осуществляемые на безусловнорефлекторном уровне.
Приспособление – широкое биологическое понятие, охватывающее филогенез,
онтогенез, эволюцию, наследственность, все формы регуляции функции (нервную,
гуморальную)
Компенсация – отражает слаженность в работе функциональных систем тела – от
уровня клетки, до уровня целостного организма.
Компенсация может быть законченной, т.е. постоянной, и временной.
Функционально совершенной и несовершенной (субкомпенсация), которая может
переходить в декомпенсацию.
Компенсация закрепляет и стабилизирует новый уровень морфологического и
функционального состояния (парная почка, оставшаяся после нефрэктомии, путем
гипертрофии частично компенсирует функцию отсутствующего органа – субкомпенсация, но
при этом больной будет трудиться в привычном режиме).
Компенсаторные процессы, являясь приспособительными, имеют гомеостатическую
направленность и процессы компенсации и декомпенсации не выходят за пределы конкретно
взятого индивидуума, имеют узкое медицинское значение.
Приспособление, как биологическая проблема, наоборот выходит за пределы
индивидуума, имея видовое значение.
Категории приспособительных и компенсаторных актов в физиологии и
патологии.
Все физиологические отправления являются приспособительными, поэтому болезни
представляют собой биологический вариант этих приспособлений.
В ходе эволюции выработаны определенные закономерности приспособительных
реакций.
Работа автоматических и саморегулирующихся аппаратов и систем тела (акты
внешнего и внутреннего дыхания, деятельность сердечно-сосудистой системы, обмен
веществ) как правило, автоматизированы, т.е. человек появляется на свет с кровообращением,
дыханием, глотательным рефлексом и т.д.
Принцип автоматизма и саморегуляции тесно вязан с нейро-рефлекторной
деятельностью организма, с ритмичностью и периодичностью этой деятельности.
Ритм и периодика деятельности организма – одна из важных физиологических
закономерностей, характеризующих общий закон автоматической саморегуляции.
Возбуждение и торможение, вдох и выдох, по принципу реципрокного взаимодействия,
выгодны для организма в функциональном и энергетическом отношении. В патологических
условиях эти ритмы могут испытывать изменения: бради-, тахикардия, аритмия.
С одной стороны – это приспособление организма к изменившимся условиям, а с
другой – это отражение нарушений, которые имеют место, т.е. начало декомпенсации.
Свойством приспособления человека к воздействию внешних факторов является
выработка временных связей, в основе которых лежат условные рефлексы, которые
закрепляются и способствуют формированию приспособительных реакций. Ведущая роль в
этом процессе принадлежит эндокринной системе и её многочисленным связям с нервной
системой.
Изучение гистологических изменений в надпочечниках людей с ожоговой болезнью
или септическим процессом показывает, что процесс приспособления к ожогам или к
инфекционному заболеванию сопровождается истощением клеток коры надпочечников,
увеличением уровня кортизола в плазме, массовым распадом лимфоцитов, с чем связано
освобождение аминокислот, необходимых для построения функциональных органов.
Адаптация организма к факторам среды.
2
Чем экстремальнее факторы среды, тем более многообразны адаптивные
приспособления, позволяющие сохранять прочность физиологической системы. Важным
приспособлением организма является иммунитет.
Тип иммунного статуса зависит от условий, в которых функционирует организм.
При гиперактивности иммунной системы высокий риск аллергических и
аутоиммунных заболеваний.
Снижение функции иммунной системы – супрессия или депрессия (высокая
восприимчивость к инфекционным заболеваниям с тяжелым, вялым течением, возможность
перехода в хроническую форму, высокая вероятность новообразований и т.д.).
Морфологические проявления компенсаторно-приспособительных процессов.
Компенсаторно-приспособительные изменения проявляются в 2-х противоположных
направлениях:
1.гипертрофия
2.атрофия.
Атрофия – прижизненное уменьшение объема клеток, тканей, органов –
сопровождается снижением или прекращением их функций.
Агенезия – полное отсутствие органа;
Аплазия – орган представлен в виде эмбрионального зачатка
Гипоплазия – недоразвитие органа, при уменьшении всех органов и общем
недоразвитии всех систем организма, говорят о карликовости.
Агенезия – полное отсутствие органа.
Атрофию делят на физиологическую и патологическую.
Физиологическая атрофия – наблюдается на протяжении всей жизни человека. После
рождения атрофируются и облитерируются пупочные артерии. В периоде половой зрелости –
вилочковая железа, в пожилом возрасте атрофируются половые железы, межпозвоночные
хрящи. В старческом возрасте атрофические процессы универсальные, но остаются
физиологическими
Патологическая атрофия происходит в сроки, не соответствующие нормальному
развитию.
-открытый боталлов проток
-незаращение пупочной вены
-персистирующая вилочковая железа.
Причинами которой могут быть недостаточное питание, нарушение кровообращения,
интоксикация, гипоксия, нарушение нейро-гуморальной регуляции органа.
Атрофии:
-эволюционные – связанные с ростом и развитием организма
-инволюционные – связанные со старением организма.
Гипертрофия – увеличение самостоятельных функциональных единиц органа,
сопровождающееся интенсификацией его функций.
Своеобразной формой
Частные признаки:
1. увеличение объема и веса органа
2. увеличение объема клеточных элементов органа или ткани
3. увеличение количества клеток в гипертрофированном органе (гиперплазия)
Гипертрофия может быть истинной – увеличение массы клеточных элементов;
ложной – увеличение органа за счет межклеточной ткани
Особенности гиперпластических процессов:
1.
«Экстренная мера – усиление синтеза РНК; радикальная, долгосрочная мера – усиление
синтеза ДНК.
3
2.
Какой бы ни была форма адаптации в каждом конкретном случае, будь это даже самая
срочная, практически немедленная адаптация, она никогда не осуществляется на чисто
функциональной основе, всегда имея под собой соответствующую материальную базу».
3.
Всегда имеется гиперплазия не индифферентных структур, а строго специфически
ориентированных в своём действии на нейтрализацию того патогенного фактора, который
индуцировал гиперплазию.
4.
«Полифункциональность клеток» – ещё один механизм компенсации дефицита функции
за счёт гетерогенности последовательно «отдыхающих» клеток и структур.
5.
Способность организма к экономии материальных ресурсов и максимальной
концентрации их на главном участке развёртывания приспособительных реакций – принцип
перераспределения нагрузок и функций, как залог резервных возможностей компенсаторноприспособительных реакций.
6.
Принцип «антагонистической регуляции функций» – двойной контроль ослабляющих и
усиливающих систем, соотношение которых определяет уровень функциональной активности
той или иной ткани, органа, клетки.
7.
Увеличение скорости самообновления структур, «их способности к стремительной
приспособительной перестройке» как дополнительное условие лабильности компенсаторноприспособительных реакций двух типов (свойство дуализма).
Клинический аспект современных представлений о структурных основах адаптации и
компенсации нарушенных функций:
1.
Всегда есть не непосредственное произведение от морфологических изменений
органов, а равнодействующая от диалектического взаимодействия двух противоположно
направленных биологических процессов – разрушения структур под влиянием патогенного
фактора и усилий организма, направленных на ликвидацию последствий этого разрушения и
восстановление гомеостаза.
2.
Морфологически измененная клетка может нередко сохранять достаточно высокий
уровень функциональной активности.
3.
Нормализация нарушенных функций очень часто обеспечивается на основе
интенсификации регенераторно - гиперпластических процессов не в самом месте
повреждения, а рядом или даже на отдалении от него, как возможное следствие
несбалансированного перераспределения резервных возможностей, не допустимых с точки
зрения грамотной подготовки и исполнения лечения практическим врачом.
4. Структурные изменения могут возникать раньше или одновременно с функциональными,
но никогда не развиваются позже них
5. Момент клинического благополучия, т.е. вполне удовлетворительного самочувствия
больного, и момент нормализации структуры пораженного органа не совпадают во времени –
второй отстает от первого, причем существеннее, чем продолжительнее и тяжелее болезнь.
6. Первые клинические признаки болезни обычно не предшествуют структурным
изменениям, а, наоборот, следуют за ними».
Неспецифическая компонента реакции адаптации в её долговременном исполнении
(выздоровлении) имеет два типа «нормы реакции»:
1.
Компенсация недостаточности функции путём гиперплазии за счёт снижения удельной
нагрузки на «выздоровевшую ткань»;
2.
Компенсация недостаточности функции путём увеличения скорости обменных
процессов (скорости самообновления) на единицу массы (без гиперплазии).
Компенсаторные процессы – важнейший этап адаптивных реакций организма на
повреждение.
Выражаются в том, что орган или система, непосредственно не пострадавшие от действия
провокационного агента, берут на себя функцию поврежденной структуры путем
заместительной гиперфункции или качественно измененной структуры.
Компенсаторные реакции возникают в ответ на сигнализацию дефекта функций,
структур, обменных процессов. Компенсаторные реакции являются реакциями целостного
4
организма. Они направлены на восстановление гармоничных координированных отношений
органов и систем в интересах целостного организма. Они поддерживают и сохраняют
уравновешивание организма со средой. Компенсаторные реакции являются разновидностью
приспособительных реакций. Основное назначение их - восстановление внутренней среды
организма.
Любая приспособительная реакция
протекает
по
принципу образования
функциональных систем организма.
В функциональную систему по П.К. Анохину входят: афферентный синтез, акцептор
действия (функциональный аппарат), формирование действия, обратная афферентация о его
результатах (напр., функциональная система регуляции дыхательной функции организма).
Этапы:
1.Срочный
2.Долговременный.
Формирование долговременных компенсаторных механизмов.
Превращение срочной компенсации в долговременную составляет ключевой момент
компенсаторных процессов и заключается в увеличении мощности компенсирующей
функциональной системы и проявляется гипертрофией органов, которые осуществляют
компенсацию нарушений.
Клеточный регуляторный механизм (увеличение скорости транскрипции РНК на
структурных генах ДНК в клеточных ядрах), связывающий уровень функции клетки с ее
генетическим аппаратом, и тем самым обеспечивающий формирование структурных основ
долговременной компенсации, определяют как взаимосвязь между функцией и генетическим
аппаратом клетки. Данная взаимосвязь как необходимое звено всех долговременных
адаптационных реакций наблюдается на всех уровнях регуляторной иерархии организма.
Схема 1. Внутриклеточное звено компенсации
Повреждение через высшие регуляторные механизмы вызывает гиперфункцию
органа.
5
Механизм саморегуляции в клетке можно представить следующим образом:
гиперфункция клеток органа приводит к увеличению использования креатинфосфата и АТФ.
Отношение концентрации продуктов распада креатинфосфата и АТФ к концентрации
самих этих соединений, обозначенное как фактор регулятор фосфорилирования – РФ
возрастает: возрастая величина РФ активирует дыхание и сопряженное с ним окислительное
фосфорилирование митохондрий (пунктирный контур).
Возросший ресинтез АТФ прекращает дальнейшее снижение концентрации АТФ в
клетке – срочная компенсация оказывается обеспеченной.
В дальнейшем, возросшая величина РФ, действуя опосредованно через факторрегулятор (промежуточное звено), активирует генетический аппарат клетки, увеличивает
скорость транскрипции РНК и тем самым вызывает рост клеточных структур. Развивается
компенсаторная гипертрофия – основа долговременной компенсации.
Компенсация, как любая долговременная адаптационная реакция проходит 4
основные стадии:
1.
стадия
срочной
компенсации,
характеризующаяся
компенсаторной гиперфункцией и выраженным синдромом стресса.
2.
Переходная фаза от срочной компенсации к долговременной,
характеризуется сочетанием компенсаторной гиперфункции и синдрома стресса с
активацией синтеза нуклеиновых кислот и белков в клетке.
6
3.
Стадия
устойчивей
долговременной
компенсации,
характеризуется ликвидацией или значительным уменьшением функционального
дефекта. Длительность этой стадии при пороках сердца, утрате легкого или почки
может соответствовать видовой продолжительности жизни.
4.
Стадия функциональной недостаточности. Развивается при
большом функциональном дефекте и чрезмерной гиперфункции и гипертрофии
компенсирующих систем или в результате дополнительных повреждений
организма. Эта стадия знаменует переход компенсаторного процесса в
декомпенсацию (истощение).
Следует помнить, что оптимальное раскрытие компенсаторной реакции и нормализация
нарушенных функций не всегда означают выздоровление, а нередко представляют собой лишь
период скрытого течения болезни, что может неожиданно выявиться при неблагоприятных
для больного условиях.
Развитие стадий компенсаторного процесса обусловлено сложной системой рефлекторных
актов нервной системы и гуморальных влияний.
В соответствии с адаптационно-регуляторной теорией при старении организма
происходит угасание обмена и функций, а общий итог изменений заключается в ослаблении
интенсивности компенсаторных процессов.
7