Гомеостаз, виды и причины нарушения

Гиперкалиемия развивается при:

• избыточном поступлении в организм с пищей или лекарственными препаратами (бромид калия, хлорид калия и др.);
• снижении выделения калия почками при почечной недостаточности;
• повышении выхода калия из клеток в кровь в результате распада клеток, например при ожогах, травме, тяжелой гипоксии, гемолизе эритроцитов и др.

Гиперкалиемия приводит к временному повышению, а затем падению нервно-мышечной возбудимости, к нарушению чувствительности. Характерны снижение артериального давления и частоты сердечных сокращений, боли в области живота, обусловленные спастическим сокращением мышц желудка, кишечника и желчного пузыря.

Гипокалиемия возникает в результате:

• уменьшения поступления калия с пищей, например при голодании;
• повышенной потери калия при усиленном выведении его почками в связи с опухолями коры надпочечников или при передозировке кортикостероидов. при ожогах и др.;
• значительного разведения плазмы крови в связи с введением физиологического раствора или глюкозы.

При гипокалиемии нервно-мышечная возбудимость снижается, что обусловливает мышечную слабость и гиподинамию, снижение моторики желудочно-кишечного тракта, тонуса мочевого пузыря, часто возникают нарушения ритма сердца [5].

Местные нарушения объемного и осмотического гомеостаза проявляются в виде отеков разных видов, которые возникают при локальных тканевых повреждениях, ограниченных нарушениях крово- и лимфообращения. В этих случаях страдают транспорт компонентов плазмы крови в интерстиций преимущественно через эндотелий венозного отдела системы микроциркуляции и обновление внеклеточной жидкости за счет ее постоянного транспорта по лимфатическим путям в венозную систему. Это ведет к изменениям состава и физико-химических свойств среды обитания клеток органов и тканей, в результате чего в зоне местного отека функциональные изменения клеток в значительной степени зависят от состояния механизмов, обеспечивающих внутриклеточную защиту и осморегуляцию. Через неповрежденную цитоплазматическую мембрану осмотически активные вещества могут проникать путем диффузии и при участии специальных переносчиков — путем активного транспорта. В альтерированной цитоплазматической мембране изменяются как скорость парциальных диффузионных потоков, так и мощность транспорта с участием переносчиков, особенно активного, вследствие угнетения метаболизма и энергообеспечения транспортных механизмов. В нарушениях внутриклеточной осморегуляции наиболее важная роль принадлежит изменениям активности ионных насосов. Инактивация Na+-K+-насоса цитоплазматической мембраны возникает при всех видах угнетения метаболизма в клетке — гипоксии, снижении температуры, воздействии токсичных веществ и др. Инактивация насосов в клетке сочетается с разобщением и/или угнетением окислительного фосфорилирования в митохондриях, связанного с дыханием. Ослабление окисления субстратов уменьшает запасы свободной энергии в виде создания на цитоплазматической мембране промежуточного ионного градиента — источника энергии для движения через мембрану различных веществ против их концентрационного градиента. Накопление Na+ в цитозоле создает гиперосмичность, при которой снижается уровень МП, активируются Са2+-каналы и возрастает вход Са2+ в клетки. При накоплении кальция автоматически активируется фосфолипаза, расщепляя фосфолипидные компоненты мембраны и повышая ее проницаемость. Увеличение диффузионных ионных потоков через поврежденную мембрану ведет к отеку и повреждению клетки. Увеличивается объем клеток, сдавливаются капилляры, затрудняются крово- и лимфоотток, в органах и тканях развивается кислородное голодание, отягощающее степень повреждений. Активация Na+-K+-Hacoca возникает при увеличении внеклеточной концентрации калия. Это ведет к снижению содержания натрия и воды в цитозоле и уменьшению объема клетки.

В зависимости от причинного фактора местные отеки подразделяют на несколько видов: застойный, лимфатический, мембраногенный и смешанные отеки [6].

Нарушения содержания глюкозы в крови. Глюкоза у здоровых людей содержится в плазме венозной крови в концентрации 3,0-5,5 ммоль/л. Концентрация глюкозы в крови определяется балансом между поступлением углеводов с пищей и эндогенным синтезом глюкозы, освобождением из печени глюкозы и утилизацией ее в органах и тканях и, наконец, выделением глюкозы с экскретами. В клетках органов и тканей глюкоза расщепляется преимущественно путем анаэробного гликолиза с превращением в пировиноградную и молочную кислоты. Небольшая часть глюкозы метаболизируется в пентозофосфатном цикле, обеспечивающем рибозой и НАДФН синтетические и окислительно-восстановительные процессы в клетках. Основной путь анаболизма глюкозы — превращение ее в гликоген и полисахариды. Наиболее важную роль в метаболизировании глюкозы играет печень.

Содержание глюкозы в плазме крови может существенно изменяться при различных заболеваниях и выражается в гипергликемии и гипогликемии (табл. 3).

                                                                                                              Таблица 3

Содержание глюкозы в плазме крови при различной органной патологии [5].

Глюкоза в плазме крови
Снижение содержания	Повышение содержания
Уменьшение потребления углеводов — голодание, нервная анорексия	Вторичная гипергликемия — острый и хронический панкреатит, карцинома поджелудочной железы, панкреотомия
Усиление потребления глюкозы — гипер активность скелетных мышц, лихорадка, злокачественные опухоли	Эндокринопатии — болезнь Кушинга, гипертиреоз, акромегалия, феохромоцитома
Увеличение потери глюкозы — почечная глюкозурия, синдром мальабсорбции	Медикаментозная гипергликемия — применение диуретиков, кортикостероидов, никотиновой кислоты, оральных контрацептивов у женщин

 

Нарушение углеводного обмена в клетках органов и тканей вызывает четыре вида патогенных факторов — анормальная секреторная деятельность β-клеток островков поджелудочной железы, циркуляция в крови антагонистов инсулина в чрезмерной концентрации, ослабление рецепторного связывания инсулина и пострецепторные повреждения. Среди этих патогенных факторов наиболее многочисленны антагонисты инсулина.

Гипогликемии — состояния, характеризующиеся снижением содержания глюкозы в крови ниже 65 мг%, или 3,58 ммоль/л. В норме уровень глюкозы крови натощак колеблется в диапазоне 65-110 мг%, или 3,58-6,05 ммоль/л.

Причинами ггипогликемии являются заболевания печени — хронические гепатиты, циррозы печени, ее жировая дистрофия, а также длительное голодание.

Результаты заболеваний:

• нарушение транспорта глюкозы из крови в гепатоциты, снижение уровня образования в них гликогенеза и в связи с этим отсутствие депонированного гликогена;
• торможение процесса образования гликогена и транспорта глюкозы из гепатоцитов в кровь.

Гипергликемии — состояния, характеризующиеся увеличением

содержания глюкозы в крови выше нормы (более 120 мг%, или 6,05 ммоль/л натощак).

Причины гипергликемии:

• патология эндокринной системы, сопровождающаяся избытком гормонов, стимулирующих поступление углеводов в кровь (глюкагона, глюкокортикоидов, катехоламинов, тиреоидных гормонов, соматотропного гормона) либо недостатком инсулина или снижением его эффективности;
• нейро- и психогенные расстройства, например реактивные психозы, стресс-реакции и подобные им состояния, характеризующиеся активацией органов эндокринной системы;
• переедание, прежде всего длительное избыточное потребление кондитерских изделий;
• заболевания печени, при которых гепатоциты теряют cпособность трансформировать глюкозу в гликоген.

Наиболее часто гипергликемия наблюдается при сахарном диабете, развивающемся в результате абсолютной или относительной инсулиновой недостаточности [5].

Нарушения содержания кислорода и углекислого газа в крови. О2 и СО2 в крови находятся главным образом в виде химических соединений, с помощью которых и переносятся.

Практически весь О2 (около 20 об% — 20 мл О2 на 100 мл крови) переносится кровью в виде химического соединения с гемоглобином. В виде физического растворения транспортируется только 0,3 об%. Однако эта фаза весьма важна, так как О2 из капилляров к тканям и О2 из альвеол в кровь и в эритроцит проходит через плазму крови в виде физически растворенного газа.

Большая часть СО2 транспортируется плазмой крови, причем около 60% всего СО2 находится в виде бикарбоната натрия (NaHCО3, 33 об%), т.е. в виде химической связи, 4 об% — в виде физически растворенного СО2 и около 2 об% СО2 находится в виде Н2СО3. Всего в венозной крови содержится 58 об% СО2. Несмотря на то что РСО2 ниже, чем РО2, количество физически растворенного СО2 в 13 раз больше. Это объясняется гораздо более высоким коэффициентом растворимости СО2. Содержание СО2 в крови, как и О2, в физически растворенном состоянии относительно невелико, но это состояние играет огромную роль в жизнедеятельности организма. Для того чтобы связаться с теми или иными веществами, дыхательные газы сначала должны быть доставлены к ним в физически растворенном виде. Газообмен между кровью организма и окружающей средой также осуществляется с помощью физически растворенных СО2 и О2 в плазме крови [7].

Нарушения гомеостаза газового состава крови могут проявляться в виде гипоксемии (снижения содержания кислорода в крови) и гипокапнии (снижения содержания СО2). Реже встречаются гиперксемия и гиперкапния.

В зависимости от причин и особенностей механизмов развития выделяют следующие типы гипоксии:

1) Экзогенный:

• гипобарический;
• нормобарический.

Развивается при уменьшении парциального давления кислорода РО2 во вдыхаемом воздухе, что наблюдается во время высокого подъема в горы ("горная" болезнь) или при разгерметизации летательных аппаратов ("высотная" болезнь), а также при нахождении людей в замкнутых помещениях малого объема, при работах в шахтах, колодцах, в подводных лодках.

2) Респираторный (дыхательный). Причиной этого типа гипоксии служит недостаточность газообмена в легких при дыхании, что может быть обусловлено снижением альвеолярной вентиляции или затруднением диффузии кислорода в легких и может наблюдаться при эмфиземе легких, пневмое.

3) Циркуляторный (сердечно-сосудистый). Причина: нарушение кровообращения, приводящее к недостаточному кровоснабжению органов и тканей, что наблюдается при массивной кровопотере, обезвоживании организма, нарушениях функции сердца и сосудов, аллергических реакциях, нарушениях электролитного баланса и др.

4) Гемический (кровяной). Причина: снижение эффективной кислородной емкости крови. Наблюдается при анемиях, нарушении способности гемоглобина связывать, транспортировать и отдавать кислород в тканях (например, при отравлении угарным газом или при гипербарической оксигенации).

5) Тканевый (первично-тканевый). Причины: нарушение способности клеток поглощать кислород и уменьшение эффективности биологического окисления в результате разобщения окисления и фосфорилирования.

6) Перегрузочный (гипоксия нагрузки). Причина: чрезмерная или длительная гиперфункция какого-либо органа или ткани. Чаще это наблюдается при тяжелой физической работе.

7) Субстратный. Причина: первичный дефицит субстратов окисления, как правило, глюкозы. Так, прекращение поступления глюкозы в головной мозг уже через 5-8 мин ведет к дистрофическим изменениям и гибели нейронов.

8) Смешанный. Причина: действие факторов, обусловливающих включение различных типов гипоксии. По существу любая тяжелая гипоксия, особенно длительно текущая, является смешанной.

Гипокапния развивается в результате увеличения частоты и глубины дыханий и приводит к снижению возбудимости дыхательного и сердечно-сосудистого центров головного мозга, что усугубляет гипоксию [5].

Гиперкапния, т.е. некоторое увеличение содержания СО2 в крови оказывает благоприятное влияние на организм: увеличивает кровоснабжение мозга и миокарда, стимулирует процессы биосинтеза и регенерацию поврежденных тканей. Увеличение содержания СО2 в крови стимулирует также сосудо-двигательный и дыхательный центры [7].

Нарушения уровня артериального давления в крови. Внутрисосудистое давление крови является одним из основных параметров, по которому судят о функционировании сердечно-сосудистой системы. Артериальное давление (АД) есть интегральная величина, составляющими и определяющими которой являются объемная скорость кровотока (Q) и сопротивление (R) сосудов. Поэтому системное артериальное давление (САД) является результирующей величиной сердечного выброса (СВ) и общего периферического сопротивления сосудов (ОПСС): САД - СВ • ОПСС.

Давление в крупных ветвях аорты (собственно артериальное) определяется как: АД = Q • R.

Применительно к артериальному давлению различают систолическое, диастолическое, пульсовое и среднее давления. Систолическое — возникает в артериях в период систолы левого желудочка сердца, диастолическое — в период его диастолы. В биологических и медицинских исследованиях артериальное давление выражают в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.), а венозного — в миллиметрах водного столба (мм водн. ст.).

У человека в покое наиболее усредненным из всех средних величин считается систолическое давление 120-125 мм рт. ст., диастолическое 70-75 мм рт. ст. Эти величины зависят от пола, возраста, конституции человека, условий его работы, географического пояса проживания и т. д. [3].

Все разновидности изменений системного уровня артериального давления (АД) по его направленности условно разделяются на две основные группы:

1. Гипертензивные состояния. Они характеризуются повышением уровня АД. К ним относятся: гипертензивные реакции и артериальные гипертензии.

2. Гипотензивные состояния. Проявляются снижением уровня АД. К ним относятся: гипотензивные реакции и артериальные гипотензии.

Необходимо отличать понятия «гипер»- или «гипотензивная реакция» от понятия «артериальная гипер- или гипотензия».

Гипер- или гипотензивная реакция - это преходящая (временная) реакция сердечно-сосудистой системы. После неё АД нормализуется в связи с прекращением действия агента, вызвавшего их. Эта реакция регулируется физиологическими механизмами. По биологическому значению она, как правило, является адаптивной.

В отличие от этого, артериальная гипер- или гипотензия носит стойкий характер, она обычно не устраняется после прекращения действия причинного фактора. Компонентами механизма её развития могут быть патологические реакции и процессы, сопровождающиеся повреждением органов и тканей, а также снижением адаптивных возможностей организма.

Артериальная гипертензия (АГ) - стойкое повышение артериального давления выше нормы: систолического до 140 мм рт. ст. и выше, диастолического до 90 мм рт. ст. и выше. Оптимальным считается АД в диапазоне 120 и 80 мм рт. ст. - систолическое и диастолическое, соответственно; нормальным - не выше 130 и 85 мм рт.ст. систолическое и диастолическое, соответственно.