Патогенное действие изменений барометрического давления на организм. Высотная и кесонная болезни, их механизм развития.
Термин «высотная болезнь» описывает в основном церебральные и легочные синдромы, которые могут развиться у неакклима- ■визировавшихся людей вскоре после подъема на большую высоту. Человек испытывает действие пониженного барометрического давления (гипобарии) при восхождении на горы, при подъеме на высоту в негерметических летательных аппаратах, в специальных барокамерах. Возникающие при этом патологические изменения обусловлены двумя основными факторами - снижением атмосферного давления (декомпрессией) и уменьшением парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе. Характер же возникающих при гипобарии нарушений и степень их выраженности зависят от величины падения барометрического давления (табл. 2-2).
Таблица 2-2. Общее состояние организма при горной болезни в зависимости от атмосферного и парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе (рО2)
Высота,
м Атмосферное давление, мм рт. ст. рО2, мм рт. ст. Состояние организма
0-2500 760-560 159-117 Хорошее
2500-
4000 560-462 117-97 Без изменений
4000-
5000 462-405 97-85 Первые симптомы высотной болезни
5000-
6000 405-354 85-74 Значительно выраженная высотная болезнь
6000-
8000 354-267 74-56 Резко выраженная высотная болезнь
Свыше 8000 Меньше 250 Меньше 52 Без кислородных приборов пребывание несовместимо с жизнью
При падении барометрического давления до 530-460 мм рт.ст., что соответствует подъему на высоту 3000-4000 м, происходит расширение газов и относительное увеличение их давления в замкнутых и полузамкнутых полостях тела (придаточные полости носа, лобные пазухи, полость среднего уха, плевральная полость, желудочно-кишечный тракт). Раздражая рецепторы этих полостей, давление газов вызывает болевые ощущения, которые особенно резко выражены в барабанной полости и внутреннем ухе.
|
|
|
На высоте 9000 м (225,6 мм рт.ст.) и более в 10-15% случаев полетов в негерметических кабинах (но с кислородными приборами) возникают симптомы декомпрессии, что связано с переходом в газообразное состояние растворенного в тканях азота и образованием пузырьков свободного газа. Пузырьки азота поступают в кровоток и разносятся кровью в различные участки организма, вызывая эмболию сосудов и ишемию тканей. Особенно опасна эмболия коронарных сосудов и сосудов головного мозга. Физическая нагрузка, переохлаждение, ожирение, расстройства местного кровообращения снижают сопротивляемость организма действию гипобарии.
На высоте 19 000 м (47 мм рт.ст.) и выше происходит «закипание» жидких сред организма при температуре тела, возникает так называемая высотная тканевая эмфизема.
Горная (высотная) болезнь вызывается снижением парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе при подъеме на большие высоты. Факторами риска горной болезни являются: большая скорость подъема, постоянное проживание на высоте ниже 900 м, физическое напряжение, наличие сопутствующих сердечно-легочных заболеваний, возраст старше 50 лет, генетически опосредованная индивидуальная чувствительность. Холодная температура является дополнительным фактором риска, так как холод повышает давление в легочной артерии и стимулирует симпатическую нервную систему, поэтому высотный отек легких встречается чаще в зимнее время. У альпинистов и лыжников, уже имеющих подобные эпизоды, на большой высоте может возникнуть внезапный рецидив. При этом высотный отек легких быстро обратим (достаточно спуститься на меньшую высоту), что отличает его от острого респираторного дистресс-синдрома.
|
|
|
По патогенезу высотный отек легких не является кардиогенным, т.е. не связан с сердечной слабостью, он развивается вследствие повышения давления в системе легочной артерии. Гипоксия повышает возбудимость симпатической нервной системы, что вызывает констрикцию легочных вен и повышение капиллярного давления. Проницаемость капилляров возрастает под влиянием медиаторов воспаления, сосудисто-эндотелиального фактора роста, интерлейкина (IL-1) и фактора некроза опухолей (TNF), высвобождающихся из стромальных легочных клеток, альвеолярных макрофагов и нейтрофилов. Гипоксия может нарушить удаление воды и натрия из альвеолярного пространства, поскольку она снижает экспрессию генов, кодирующих субъединицы натриевых каналов и ?+/ К+-аденозинтрифосфатазы (Nа+/K+-АТФазы). Чувствительность к развитию отека легких может быть генетически обусловлена
|
|
|
(повышенное выделение эндотелина-1 и сниженное образование оксида азота (NO), ухудшение трансэпителиального клиренса воды и натрия в легких). Отек легких может развиться уже на вторую ночь пребывания на высоте.
Высотный отек мозга (конечная стадия острой высотной болезни) проявляется нарушением координации движения и нарушением сознания, сонливостью или даже ступором, реже судорогами, может сопровождаться кровоизлиянием в сетчатку глаза, параличами черепно-мозговых нервов вследствие повышенного внутричерепного давления. При подъеме на большую высоту практически у всех людей в той или иной степени происходит набухание мозга.
Как и при высотном отеке легких, гипоксия в мозгу приводит к активации симпатической нервной системы и появлению нейрогуморальных и гемодинамических изменений, способствующих повышению перфузии в микроциркуляторном русле и гидростатического давления в капиллярах, а также повышению их проницаемости.
|
|
|
В результате кислородного голодания изменяется состояние гематоэнцефалического барьера, в эндотелиоцитах образуется больше оксида азота и сосуды мозга расширяются, отсюда и головная боль, вызывающая тошноту и рвоту. Активаторами эндотелия могут служить брадикинин, активированная NO-синтаза, фактор роста эндотелия.
В классических опытах Поля Бера по моделированию горной болезни было установлено, что основным этиологическим фактором ее является не разрежение воздуха как такового, а недостаток кислорода и вызываемые этим гипоксемия(снижение содержания кислорода в крови) и гипоксия (кислородное голодание тканей). В нашей стране изучению горной болезни много внимания уделил Н.Н. Сиротинин. Им и его сотрудниками было установлено, что причиной остановки дыхания при горной болезни являются гипокапния и газовый алкалоз, вызываемые гипервентиляцией легких и удалением СО2 из альвеолярного воздуха.
В патогенезе горной болезни выделяют две стадии:
- стадию приспособления и
- стадию декомпенсации.
Стадия приспособления. На высоте 1000-4000 м в результате раздражения гипоксемической кровью хеморецепторов сосудов каротидного синуса и дуги аорты (наиболее чувствительных к недостатку кислорода) происходит рефлекторная стимуляция дыхательного и сосудодвигательного центров, других центров вегетативной системы. Возникают одышка, тахикардия, повышается (незначительно) артериальное давление, увеличивается количество эритроцитов в периферической крови [до (6-8)-1012/л] вследствие рефлекторного «выброса» их из селезенки и других органов-депо. На высоте 4000-5000 м наблюдаются признаки растормаживания и возбуждения корковых клеток: люди становятся раздражительными, обнажаются скрытые черты характера (в горах легче узнать друг друга ближе). Нарушение корковых процессов можно обнаружить с помощью «писчей пробы» - меняется почерк, теряются навыки написания. В результате нарастающей гипоксии в почках включается выработка эритропоэтина, что приводит к активации процессов эритропоэза в костном мозгу и увеличению числа ретикулоцитов и эритроцитов в периферической крови.
Стадия декомпенсации (собственно болезнь). Эта стадия развивается, как правило, на высоте 5000 м и более (см. табл. 2-2). В результате гипервентиляции легких и снижения образования СО2 в тканях (вследствие гипоксии тканей окисление углеводов и жиров не завершается образованием углекислоты и воды) развиваются гипокапния и газовый алкалоз, снижающие возбудимость дыхательного и других центров центральной нервной системы.
Эйфория и возбуждение сменяются угнетением, депрессией. Развиваются усталость, сонливость, малоподвижность. Наблюдается торможение дифференцированных рефлексов, потом исчезают положительные пищевые и другие рефлексы. Дыхание становится более редким и периодическим (типа Чейна-Стокса и Биота). Прогрессирующие гипокапния и алкалоз на высоте свыше 6000- 8000 м могут вызвать смерть от паралича дыхательного центра.
Болезнетворному действию повышенного атмосферного давления (гипербарии) подвергаются при погружении под воду при водолазных и кессонных работах.
При быстром переходе из среды с нормальным атмосферным давлением в среду с повышенным давлением (компрессии) может возникнуть вдавление барабанной перепонки, что при непроходимости евстахиевой трубы становится причиной резкой боли в ушах, сжатие кишечных газов, повышенное кровенаполнение внутренних органов. При очень быстром (резком) погружении на большую глубину может произойти разрыв кровеносных сосудов и легочных альвеол.
Основной же болезнетворный эффект гипербарии в период компрессии связан с повышенным растворением газов в жидких средах организма (сатурацией).
При переходе из области повышенного барометрического давления в область нормального атмосферного давления(декомпрессия) развиваются основные симптомы кессонной (декомпрессионной) болезни, обусловленные снижением растворимости газов (десатурацией). Высвобождающийся в избытке из тканей азот не успевает диффундировать из крови через легкие наружу и образует газовые пузырьки. Если диаметр пузырьков превышает просвет капилляров (свыше 8 мкм), возникает газовая эмболия, обусловливающая основные проявления декомпрессионной болезни - мышечно-суставные и загрудинные боли, нарушение зрения, кожный зуд, вегетососудистые и мозговые нарушения, поражения периферических нервов.
Гипербарическая оксигенация - вдыхание кислорода под повышенным давлением. Использование гипербарической оксигенации в медицинской практике (для повышения кислородной емкости крови) основано на увеличении растворимой фракции кислорода в крови.
Избыток кислорода в тканях (гипероксия) при вдыхании его под давлением 303,9 кПа (3 атм) оказывает благоприятный эффект, активируя процессы тканевого дыхания и дезинтоксикации. Повышение давления вдыхаемого кислорода до 810,4-1013 кПа (8-10 атм) вызывает явления тяжелой интоксикации вследствие активации свободнорадикального окисления, образования свободных радикалов и перекисных соединений
Общие механизмы повреждающего действия ионизирующего излучения. Роль радиолиза воды и радиотоксинов. Мутагенное действие излучений, митотическая гибель клеток, антимутагенные защитные механизмы клеток.
Ионизирующие излучения вызывают различные реакции клеток — от временной задержки размножения до их гибели.. По радиочувствительности клеток ткани можно расположить в следующем убывающем порядке: лимфоидные органы (лимфатические узлы, селезенка, зобная железа), костный мозг, семенники, яичники, слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта, эпителий кожи и др.
Радиочувствительность клеток зависит от объема генетического материала, активности энергообеспечивающих систем, интенсивности метаболизма, активности и соотношения ферментов, обеспечивающих репарацию клетки, от устойчивости биологических мембран и их репарируемости, а также от наличия в клетке предшественников радиотоксинов. В основе радиационного поражения клеток лежат нарушения ультраструктуры органелл и связанные с этим изменения обмена веществ. Малые дозы ионизирующего излучения вызывают обратимые, не летальные изменения клетки. Они появляются сразу или через несколько минут после облучения (ингибирование нуклеинового обмена, изменения проницаемости клеточных мембран, возникновение липкости хромосом, образование зерен и глыбок в ядерном веществе, задержка митозов) и с течением времени исчезают.
При больших дозах облучения в клетках наступают летальные изменения, приводящие к их гибели до вступления в митоз (интерфазная гибель) либо в момент митотического деления (митогическая, или репродуктивная гибель). Интерфазной гибели предшествует изменение проницаемости ядерной, митохондриальной и цитоплазматической мембран. Изменение мембран лизосом приводит к освобождению и активации ДНК-азы, РНК-азы, катепсинов, фосфатазы, ферментов гидролиза мукополисахаридов и др. Угнетается клеточное дыхание, наблюдается деградация дезоксирибонуклеинового комплекса в ядре. Основной причиной репродуктивной гибели клеток являются
структурные повреждения хромосом (структурные аберрации), возникающие под влиянием облучения.
Считается, что радиочувствительность ядра значительно выше, нежели цитоплазмы. Это и играет решающую роль в исходе облучения клетки. Гибель клеток ведет к опустошению тканей, нарушению их структуры и функции.
Действие ионизирующей радиации на организм
Действие ионизирующей радиации может быть местным (лучевые ожоги, некрозы, катаракты) и общим (лучевая болезнь).
Местное действие ионизирующей радиации (переоблучение тканей при лучевой терапии, попадание на кожу радиоактивных изотопов) чаще проявляется в виде лучевых ожогов. Мягкое рентгеновское и β-излучение, проникающие в ткани на незначительную глубину, вызывают ожоги кожи, высокоэнергетическое тормозное γ-излучение и нейтроны, обладающие большей проникающей способностью, могут поражать и глубоко лежащие ткани. Течение лучевых ожогов характеризуется развитием последовательно сменяющихся периодов (ранняя лучевая реакция, скрытое, острое воспаление, восстановление), длительность и выраженность проявления которых зависят от тяжести поражения (I степени — 8 — 12 Гр — легкие; П степени — 12 — 20 Гр — средней тяжести; III степени — более 20 Гр — тяжелые). При облучении дозами более 20 Гр погибает не только кожа, но и подкожная клетчатка, фасции, мышцы и даже кости. У больных развиваются лихорадка, высокий лейкоцитоз, тяжелый болевой синдром.
мутагенез - это процесс образования мутаций в наследственном материале, индуцированный действием различных мутагенных факторов.
Еще в середине XX в. А. Новик и Л. Сцилард показали, что апуриновые рибонуклеозиды снижают уровень спонтанных и индуцированных мутаций у E. coli, что позволило им выделить новый класс химических соединений, получивших название антимутагенов.
В конце XX в. С де Флора и С. Рэмел разделили антимутагены на два класса: внеклеточные (дисмутагены) и внутриклеточные.
Внеклеточные антимутагены включают три подгруппы.
• Ингибиторы поглощения антимутагенов и их предшественников (ароматические аминокислоты, жирные кислоты и др.). Они препятствуют проникновению и ускоряют выведение из организма мутагенов.
• Ингибиторы эндогенного формирования мутагенов (аскорбиновая кислота, токоферол, фенолы, ферментированные молочные продукты). Они предотвращают или тормозят реакции нитрозирования или изменяют внутрикишечную флору.
• Дезактиваторы мутагенов в результате физических и/или химических реакций (антиоксиданты, вещества, поддерживающие уровень рН в биологических жидкостях, и тиолы).
Внутриклеточные антимутагены также включают три подгруппы.
• Модуляторы метаболизма (тиолы и фенолы). Они ускоряют переход мутагенов в клетки, не являющиеся мишенями, и индуцируют механизм детоксикации.
• Инактиваторы реакционноспособных молекул. Они взаимодействуют с электрофилами, защищают нуклеофильные участки ДНК, улавливают кислородные радикалы.
• Модуляторы репликации и репарации ДНК (арсенит натрия, ванилин, ингибиторы протеаз, кумарин, тиолы, хлорид кобальта). Они увеличивают точность репликации, повышают эффективность репарации, ингибируют ошибки репарации.
Как следует из этой классификации, одно и то же соединение может относиться к нескольким группам, например тиолы.
Помимо внеклеточных и внутриклеточных антимутагенов, Б. Ставрик выделил в 1992 г. из разных типов пищевых продуктов более 25 содержащихся в них антимутагенов или химиопревентеров. В эту группу вошли витамины, жирные кислоты, кальций, кароти-
ноиды, кумарины, пищевые волокна, растительные кислоты, селен, флавоноиды и хлорофилл.
К антимутагенам растительного происхождения относятся зеленый перец, капуста, листья мяты, лук, семена растений, яблоки.
Действие антимутагенов специфично: оно проявляется с высокой избирательностью и зависит от дозы. При этом одни антимутагены могут быть ингибиторами мутагенов, оказывать противоположное комутагенное действие, либо их действие может вообще не проявиться. В частности, к таким антимутагенам относятся витамины С,
В2 и Е.
Не исключена возможность защиты с помощью антимутагенов клеток одних тканей с одновременным потенцированием мутагеннных эффектов в клетках других тканей.
В целом вопрос об эффективности экзогенных и эндогенных корректоров мутагенеза до сих пор остается открытым.
В связи с этим перейдем к рассмотрению более известных и широко обсуждаемых в научной и учебной литературе восстановительных механизмов в поврежденной клетке.
Восстановление структуры ДНК с помощью механизмов репарации
Как известно, клетки обладают восстановительной способностью или способностью исправлять и устранять (репарировать) повреждения молекулы ДНК, восстанавливая ее исходную структуру. Благодаря этому лишь ограниченное число мутаций сохраняется в процессе репликации, транскрипции и трансляции.
Вместе с тем, если мутация не распознана, извращенная информация транскрибируется в мРНК и экспрессируется в форме неполноценного протеина.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1585; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!