Начало >> Статьи >> Архивы >> Основы патологической физиологии

Нарушения внутриклеточного осмотического гомеостаза - Основы патологической физиологии

Оглавление
Основы патологической физиологии
Основы учения о здоровье, предболезни и болезни
Внутренние причинные факторы
Роль условий в происхождении болезни
Патогенез
Общие механизмы патологических процессов
Формирование симптоматики болезни
Методы патологической физиологии
Барьерные механизмы
Гематоэпителиальные барьеры
Гематолимфатический барьер
Гистогематические барьеры
Циркуляторно-органные барьеры
Параиммунитет
Неспецифическая клеточная защита
Специфическая иммунная защита
Метаболизм антигенов
Антитела
Регуляция антителообразования
Реакции антиген-антитело
Иммунодефициты
Специфическая клеточная защита
Типовые клеточные патологические процессы
Типовые нарушения клеточной защиты
Повреждение клетки
Патохимические проявления повреждения клетки
Повреждение цитоплазматической мембраны
Нарушение трансмембранного транспорта
Нарушение рецепторной функции мембран
Функции органелл в поврежденной клетке
Цитозоль поврежденной клетки
Ядро поврежденной клетки, типовые нарушения
Патологические процессы при общих нарушениях обмена веществ
Типовые нарушения механизма компенсации недостаточности тканевого дыхания
Виды гипоксии
Патофизиологическое обоснование методов повышения устойчивости к гипоксии
Патология углеводного обмена
Дефекты энергетического использования углеводов
Нарушение утилизации моносахаридов
Врожденные нарушения утилизации моносахаридов
Мукополисахаридозы
Типы недостаточности инсулина
Патология жирового обмена
Внутриклеточное метаболизирование транспортных форм липопротеидов
Гиперлипопротеидемии
Ожирение
Патология белкового обмена
Белково-энергетическая недостаточность
Частичное голодание
Недостаточность растепления и всасывания белков в кишечнике
Типовые нарушения синтеза сывороточных белков
Диспротеинемии
Типовые нарушения внутриклеточного обмена белков
Пуриновый обмен
Патология обмена витаминов
Патология обмена витамина C
Патология обмена витамина A
Патология обмена коферментной группа витаминов
Патология обмена гормоноподобной группы витаминов
Патология обмена незаменимых микроэлементов
Марганец, медь
Магний
Молибден, селен, хром, фтор
Типовые нарушения водно-электролитного обмена
Нарушения объемного гомеостаза
Нарушения внеклеточного осмотического гомеостаза
Нарушения внутриклеточного осмотического гомеостаза
Местные нарушения объемного и осмотического гомеостаза
Типовые нарушения обмена кальция
Типовые нарушения обмена фосфора
Типовые нарушения кислотно-основного состояния
Дисфункция буферных систем - нарушения кислотно-основного состояния
Неспецифическое острое воспаление
Соединительная ткань в процессе воспаления
Противовоспалительная защита
Медиаторы воспаления
Системные проявления острого воспаления
Динамика местного острого воспаления
Хроническое воспаление
Лихорадка
Типовые нарушения регенерации
Неспецифическая над клеточная регуляция клеточной регенерации
Специфические регуляторы клеточной регенерации
Малигнизации клеток
Химический канцерогенез
Физический канцерогенез
Вирусный канцерогенез
Особенности малигнизированных клеток
Самозащита малигнизированных клеток
Противоопухолевая защита организма
Опухолевая болезнь
Боль
Рецепторы болевой чувствительности
Проводящие пути боли
Антиноцицептивная система
Специфическая рецепция опиоидных пептидов
Механизмы действия опиоидных пептидов в ЦНС
Опосредованное действие опиоидных пептидов
Острая боль
Хроническая боль
Стресс
Острый физиологический стресс
Хронический физиологический стресс
Патологический стресс
Типовые нарушения иммунитета
Атопия
Тестирование гиперчувствительности немедленного типа, иммунная аутоагрессия
Болезни иммунных комплексов
Гиперчувствительность замедленного типа
Трансплантационная иммунопатология
Инфекционный процесс
Радиационное повреждение
Повреждающее действие высоких и низких температур
Температурный анализатор
Эфферентные звенья терморегуляции
Типовые нарушения теплового баланса в организме
Ожоговая болезнь
Система крови
Энзимопатические гемолитические анемии
Органические повреждения клеток эритроидного ряда
Экстракорпускулярные гемолитические анемии
Кровопотеря
Возрастные и функциональные изменения эритропоэза
Белая кровь
Нейтрофилы
Эозинофилы
Базофилы
Пул агранулоцитов
Пул лимфоидных клеток
Пул тромбоцитов
Лейкозы
Гемостаз
Противосвертывающая система крови
Фибринолитическая система крови
Нарушения гемостаза
Сердечно-сосудистая система
Нарушения автоматизма сердца
Номотопные аритмии
Гетеротопные аритмии
Сердечная недостаточность
Адаптация к нагрузкам неповрежденного сердца - сердечная недостаточность
Адаптация к нагрузкам поврежденного сердца - сердечная недостаточность
Миокардит
Тампонада сердца
Венечное кровообращение
Механизмы повреждения венечных сосудов
Постинфарктные осложнения
Механизмы повреждения сосудистой системы
Механизмы быстрой регуляции артериального давления
Механизмы долгосрочной регуляции артериального давления
Система микроциркуляции
Комбинированные повреждения артериальных сосудов
Алиментарные факторы в патогенезе артериальной гипертензии
Атеросклероз
Нарушения регуляции обмена липопротеидов - атеросклероз
Патология лимфатической системы
Патология венозной системы
Дыхательная система
Нарушения нервной регуляции внешнего дыхания
Дыхательная недостаточность
Бронхиальная астма
Асфиксический синдром
Рестриктивная недостаточность дыхания
Отек легких
Патология плевры
Пищеварение в ротовой полости
Механизмы повреждений слизистой оболочки полости рта
Слюнные железы
Регуляция секреции слюнных желез
Нарушения деятельности слюнных желез
Жевание
Глотание
Пищеварительный транспортный конвейер
Нейроэндокринная регуляция моторной и секреторной функции желудка
Механизмы нарушения пищеварения в желудке
Гастрит
Механизмы язвообразования в желудке
Оперированный желудок
Пищеварение в кишечнике
Иммунная система тонкой кишки
Моторика тонкой кишки
Механизмы нарушения функций тонкой кишки
Острый перитонит
Пищеварение в толстой кишке
Типовые нарушения функции толстой кишки
Поджелудочная железа
Типовые нарушения внешнесекреторной функции поджелудочной железы
Панкреатит
Печень
Защита гепатоцитов
Типовые нарушения функций гепатоцитов
Гепатит
Печеночная недостаточность
Генетические дефекты функций печени, регенерация
Желтуха
Желчевыводящие пути
Структура и функции почек
Типовые повреждения нефрона
Типовые нарушения функций почек
Почечная недостаточность
Мочевыводящие пути
Костная ткань скелета
Регуляция активности остеогенных клеток
Типовые нарушения опорно-двигательного аппарата
Компенсационная перестройка кости
Искусственная активация репаративного остеогенеза
Остеопатии
Артропатии
Типовые нарушения суставов
Артрит
Скелетные мышцы
Адаптация скелетных мышц к режиму работы
Типовые нарушения скелетных мышц
Нарушения нервно-мышечной передачи возбуждения и нейротрофических влияний
Общая характеристика гормонов
Типовые нарушения функций эндокринных клеток
Гипофиз
Эпифиз
Паращитовидные железы
Корковое вещество надпочечников
Щитовидная железа
Женская репродуктивная система
Гормональная дисфункция у женщин
Мужская репродуктивная система
Типовые нарушения функций яичек и придатков
Дисфункция гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы у мужчин
Типовые нарушения функций предстательной железы
Врожденная дисфункция гормональной регуляции репродуктивной функции у мужчин

Внутриклеточный осмотический гомеостаз обеспечивается главным образом ионами калия и в значительно меньшей степени другими катионами и анионами. В организме взрослого человека содержится около 175 г калия, из которых внутриклеточно находится до 98 % и лишь 2 % сосредоточено во внеклеточных жидких средах. Суточная потребность в калии составляет 3,7—7,5 г. В клетках К+ представлен в виде осмотически неактивных органических соединений, участвующих в активации ряда важных внутриклеточных ферментов — фосфорилазы пирувата, фосфофруктокиназы, холинацетилазы и многих других. Высокий градиент К+ между вне- и внутриклеточной жидкостью поддерживается за счет Na+—К+- АТФазы клеточной мембраны, от активности которой зависит деятельность Nа+/К+-насоса. В энергетике ионного насоса доминирующую роль играет расщепление АТФ.
Гомеостаз калия в плазме крови (3,5—5,5 ммоль/л) поддерживается почечным и внепочечными механизмами регуляции, которые имеют особо важное значение при избыточном или недостаточном поступлении его в организм. Почки являются основным регулятором концентрации К+ в плазме крови. В клубочках почек К+ свободно фильтруется, после чего 65 % реабсорбируется в проксимальных канальцах, 25 % — в петле Генле и лишь около 10 % достигают дистальных канальцев и собирательных трубок, где его реабсорбция зависит от функционального состояния почек и концентрации К+. Суточная потребность человека составляет 4 г. Из этого количества до 90 % калия выделяется с мочой, 10 % — с калом. Механизмы регуляции калиевого гомеостаза включают секрецию гормонов, осуществляющих быстрый, в течение нескольких часов, переход излишка К+ из внеклеточного пространства во внутриклеточное депо либо изменяющих калиурез в почках. Так, при гиперкалиемии стимулируется секреция инсулина — гормона, усиливающего утилизацию К+ клетками путем активации Na+—К+-АТФазы. Аналогичное действие оказывают повышение концентрации катехоламинов в крови и продукция бета-2-агонистов. При гипокалиемии секреция инсулина угнетается и поступление К+ из плазмы крови в клетки снижается. То же происходит при уменьшении уровня катехоламинов в крови, а также при введении бета-адреноблокаторов. Повышение концентрации инсулина и катехоламинов вызывает транслокацию К+ из плазмы крови преимущественно в гепатоциты и исчерченные мышечные волокна. Снижение содержания инсулина и адреналина в крови, наоборот, мобилизует К+ из клеток в плазму крови. Почечный механизм коррекции калиевого гомеостаза в плазме крови обеспечивается в основном влиянием на выделительную функцию почек альдостерона. Гиперкалиемии повышает его концентрацию в плазме, что усиливает способность эпителиоцитов дистальных канальцев и собирательных трубок секретировать К+ и тем самым освобождать организм от его излишка. При гипокалиемии содержание альдостерона в плазме крови снижается, что ведет к уменьшению выделения К+ с мочой и сохранению его в плазме крови. Альдостерон совместно с глюкокортикоидами воздействует на кишечный транспорт К+ путем усиления его интестинальной секреции. Однако даже у здорового человека при избытке и дефиците К+ в пище механизмы коррекции калиевого гомеостаза функционируют неоднозначно. При избыточной реабсорбции К+ в кишечнике организм легко освобождается от его излишков в плазме крови путем усиления выделения с мочой и другими экскретами, в то время как при дефиците всасывания калия механизмы его задержки в плазме крови функционируют менее эффективно. Это объясняет более высокую степень зависимости организма человека от алиментарной недостаточности калия, чем от его избытка. Отклонения гомеостаза калия отражаются на функции главным образом органов, сравнительно слабо защищенных барьерами — тканях сердца, скелетных мышцах, желудочно-кишечном тракте, гладких мышцах мочеполового тракта и др.
Гипокалиемия (содержание К+ в плазме менее 3,5 ммоль/л) развивается при белковокалорийной недостаточности (голодание, нейрогенная анорексия), повреждениях желудочно-кишечного тракта (длительная рвота, диарея, синдром мальабсорбции), патологическом росте клеток в связи с их высокой потребностью в К+ (миелоидный лейкоз и др.), гипотермии, нарушениях функции почек (ацидоз, болезни Крона и Кушинга), изменениях метаболизма (алкалоз, диабетическая кома), генных дефектах (аутосомальный доминантный гипокалиемический периодический паралич). Сочетание гипокалиемии с возрастанием РСО в артериальной крови свидетельствует о потере калия с мочой и через кишечник. Комбинация гипокалиемии со снижением РСО в артериальной крови указывает на утрату калия преимущественно в кишечнике. Слабо развитые механизмы задержки К+ в организме способствуют быстрому снижению его концентрации в плазме крови до 2—3 ммоль/л, что является одной из причин возникновения молекулярно-клеточных, органных и системных нарушений.
В клетках возбудимых органов и тканей повышение градиента концентрации К+ во вне- и внутриклеточной жидкостях увеличивает уровень МП и критический порог деполяризации. В таких случаях гиперполяризация цитоплазматической мембраны и снижение возбудимости угнетают сократительную или секреторную функцию клеток.
Повреждение сердечно-сосудистой системы характеризуется спазмом венечных артерий и снижением объема кровотока в ткани сердца в сочетании с увеличением МП кардиомиоцитов, нарушением генерации ПД, значительным возрастанием длительности фаз абсолютной и относительной рефрактерности, снижением скорости распространения импульсов в клетках проводящей системы и рабочего миокарда. Последнее лежит в основе удлинения времени атриовентрикулярного проведения импульсов, снижения амплитуды QRS-комплекса, депрессии SТ-сегмента, расширения и инверсии зубца Т, появления U-волны (табл. 22). При очень тяжелой гипокалиемии (менее 2,5 ммоль/л) в отдельных участках миокарда замедляется проведение возбуждения, что индуцирует возникновение возвратного возбуждения (re-entry), лежащего в основе возникновения различных видов аритмий — пароксизмальной и предсердной тахикардии, фибрилляции предсердий и желудочков. При тяжелой гипокалиемии может развиться синусная брадикардия, экстрасистолия предсердий, атриовентрикулярная блокада. Подобные повреждения грубо нарушают насосную функцию сердца. Наряду с этим заметно возрастает сократимость гладкомышечных клеток, особенно резистивных сосудов, что ведет к повышению ОПС и нагрузки на сердце.
Таблица 22. Изменения деятельности сердца при изменении содержания калия в плазме крови


Содержание калия, мэкв/л

Изменения деятельности сердца

10

Фибрилляция желудочков

9

Остановка предсердий, атриовентрикулярный блок

8

Удлинение интервала Р—О, высокий зубец T, депрессия сегмента ST

7

Увеличение амплитуды зубца Г

5

Норма

3,5

Снижение амплитуды зубца Г

3,0

Расширение и инверсия зубца Г, появление U-волны

2,5

Резкое снижение амплитуды, расширение и инверсия зубца Τ, высокая амплитуда U-волны

Менее 2,5

Развитие возвратного возбуждения, индукция разных видов аритмий

Повреждения волокон скелетных мышц при гипокалиемии проявляются в виде нарушения нервно-мышечной проводимости и ослабления мышечных сокращений. При снижении концентрации К+ в плазме крови до 2,0 ммоль/л возникает слабость сокращений даже дыхательной мускулатуры, развивается генерализованный отек волокон многих групп скелетных мышц, рабдомиолиз, появляются миалгия и миоглобулинурия. Адинамия обычно сочетается с атонией кишечника вплоть до развития илеуса, атонией мочевого пузыря и другими нарушениями.
Функция почек грубо нарушается преимущественно при низкой концентрации калия в плазме крови (2,0 мэкв/л и ниже). В почках значительно возрастает активность ферментов, участвующих в синтезе аммиака и аммония; увеличиваются синтез и выделение аммиака и аммонийных солей, PH мочи возрастает. Вследствие этого снижается чувствительность клеток дистальных канальцев и собирательных трубок к вазопрессину и развитию нефрогенной формы несахарного диабета с характерным ограничением концентрационной способности почек, полиурией, никтурией и полидипсией. В тяжелых случаях возникает массивная миоглобулинемия, которая может осложняться развитием острого некроза канальцев почек.
Структуры мозга, отделяемые от плазмы крови мощным ГЭБ, значительно устойчивее к колебаниям его концентрации. В норме у человека концентрация калия во внеклеточной жидкости мозга ниже, чем в плазме. Поэтому при гипокалиемии в ЦНС обычно сохраняется близкий к норме баланс калия. Однако в связи с возникновением гиповолемии, нарушением кислотно-основного состояния у больных могут отмечаться снижение памяти и другие неврологические расстройства.
Гипогликемию корригируют, увеличивая содержание калия в пище, рекомендуя включать в рацион больше чернослива, урюка, изюма и др. Фармакологическая коррекция направлена на угнетение выделения калия из организма (спиролактон и др.).
Гиперкалиемии (концентрация К+ в плазме крови выше 5,5 ммоль/л) индуцируется алиментарными факторами (избыток калия в пище), при дефиците образования альдостерона, особенно на фоне почечной недостаточности, массивном распаде белков в тканях (гемолиз, ожоговая травма), почечными факторами (олигурия, терминальная уремия), при нарушениях метаболизма (болезнь Аддисона и др.), генных дефектах (аутосомный, доминантный гиперкалиемический паралич). Повышение содержания калия в плазме крови и в клетках вызывает в них тяжелые нарушения метаболизма и функциональной активности.
Гиперкалиемии наиболее быстро возникает при алиментарном поступлении чрезмерного количества калия, что сопровождается быстрой резорбцией его в тонкой кишке. В результате включения внепочечных и почечных механизмов регуляции калиевого гомеостаза происходит лишь умеренное и кратковременное повышение концентрации калия в крови малого и большого круга кровообращения. Это связано с тем, что усиление всасывания и возрастание уровня калия в крови портальной вены вызывает раздражение К+-чувствительных осморецепторов рефлексогенной зоны, что ведет к усилению секреции вазопрессина, блокаде выведения воды, увеличению объема внеклеточной жидкости и снижению в ней концентрации калия. Если не наступает восстановления калиевого гомеостаза, то усиливается продукция инсулина, КТА и альдостерона. Через соответствующие рецепторы цитолеммы гормоны активируют Na+—К -зависимую АТФазу, чем стимулируют переход калия из внеклеточного пространства во внутриклеточный сектор — до 50 % излишнего количества калия при условии сохранения в плазме крови нормальной или увеличенной концентрации магния. В то же время под воздействием альдостерона усиливается выделение калия с секретами в просвет кишки, особенно толстой, в дистальных канальцах и собирательных трубках почек возрастают секреция и выделение калия с мочой. В итоге повышенный прием калия с пищей ведет лишь к кратковременным отклонениям его гомеостаза в крови без развития каких-либо патологических процессов в организме.
При нарушении механизмов коррекции калиевого гомеостаза избыточное поступление калия может вызывать повреждения на клеточном и системном уровнях. Величина мембранного потенциала и функция возбудимых клеток значительно изменяются за счет снижения градиента концентраций вне- и внутриклеточного калия. Внутриклеточный калиевый гомеостаз страдает при нарушениях КОС. При ацидозе в клетках ион калия замещается ионом водорода. Этот процесс возникает также при внеклеточном ацидозе и внутриклеточном алкалозе. Это ведет к развитию относительной гиперкалиемии. При уремии нарушаются внепочечные и почечные механизмы регуляции калиевого гомеостаза. В таких условиях наиболее опасно для жизни развитие синдрома гиперкалиемии. Гиперкалиемии может возникать даже при умеренном избыточном потреблении калия с пищей больными, у которых нарушено выведение этого катиона из организма — при почечной недостаточности, уремии, обменном ацидозе или алкалозе, гиперосмолярности плазмы крови при сахарном диабете и др. Аналогичные осложнения могут возникать у больных при передозировке фармакологических препаратов, содержащих калий, поступлении калия из эндогенных источников (внутрисосудистый гемолиз, гастроинтестинальные кровотечения, ожоги и др.). При гиперкалиемии наиболее выраженные нарушения возникают в сердечно-сосудистой системе, менее тяжелые — в скелетных мышцах и желудочно-кишечном тракте. При гиперкалиемии повышение содержания калия в кардиомиоцитах повреждает активный транспорт катионов при участии Na+—К+-зависимой АТФазы, что ведет к изменению регуляции трансмембранной разницы потенциалов в течение сердечного цикла. Это замедляет генерацию ПД и угнетает проведение возбуждения, снижает сократимость миокарда, нарушает автоматизм сердечных сокращений. На ЭКГ появляются характерные изменения формы зубца Т и продолжительности интервала ST, удлинение интервала PQ, уширение QRS. Так, при повышении концентрации калия в плазме крови до 6 мэкв/л увеличивается амплитуда зубца Т и продолжительность интервала QT. При концентрации калия в плазме крови более 7 ммоль/л зубец Р уплощается, интервал PQ увеличивается, интервал ST становится выше изоэлектрической линии. При концентрации К+ 9 ммоль/л появляются атриовентрикулярная блокада, фибрилляция желудочков или остановка сердца в диастоле. Гиперкалиемия вызывает также вазодилатацию, снижение АД в магистральных сосудах. Это усугубляет нарушения гемодинамики и способствует потенцированию повреждений на молекулярноклеточном и других уровнях организации.
При гиперкалиемии в желудочно-кишечном тракте возникают главным образом язвенные поражения слизистой оболочки. В почках угнетается активность ферментов, участвующих в образовании аммиака и аммония. Снижение выделения аммонийных солей с мочой способствует развитию метаболического ацидоза. Увеличение концентрации калия во внеклеточной жидкости может приводить к заметному возрастанию диуреза. При повреждении почек, когда клубочковая фильтрация становится менее 2 мл/мин, ослабляется действие альдостерона на альтерированные дистальные канальцы и собирательные трубки, что заметно облегчает развитие гиперкалиемии. Поэтому при болезнях почек часто возникают тяжелая гиперхлоремия и гиперкалиемический тубулярный ацидоз с гипотензией, азотемией, дефицитом натрия и хлора в плазме крови, уменьшением ОЦК.
В ЦНС благодаря наличию ГЭБ сохраняется близкий к норме баланс калия, невзирая на гиперкалиемию. Нейроны не подвергаются прямым повреждениям и легко восстанавливают нарушенное регуляторное влияние на клетки органов и тканей, в которых произошли обратимые изменения, после коррекции содержания калия во внеклеточном пространстве.
Гиперкалиемию корригируют внутривенным введением гипертонического раствора глюкозы совместно с инсулином, введением растворов глюконата кальция, гидрокарбоната натрия или гипертонического раствора хлорида натрия. Внутрь назначают катионнообменные смолы, в тяжелых случаях показан гемодиализ.



 
« Основы иммунологии (Ярилин)   Основы педиатрии »