Введение к работе
Актуальность проблемы. Выяснение взаимосвязи и взаимозависимости между структурой и функцией кардиореспираторной системы и паренхиматозных органов в норме и, особенно, расшифровка механизма их поражений при нарушении метаболизма является одной из наиболее актуальных проблем.
Исходя из того, что структурно-функциональной единицей паренхиматозных органов является гистон: кровь — капилляр — межуточная соединительная ткань — паренхиматозная клетка, следует, что эта система обеспечивает жизнедеятельность и функцию паренхиматозных элементов, а следовательно, и функцию органа в целом. Важным, фактором регуляции обменных процессов в пределах данной системы является состояние микро- и ультрациркуляции, определяемой проходимостью капиллярной сети, проницаемостью стенки капилляров, межуточной соединительной ткани, оболочки и цитоплазмы паренхиматозных клеток, их основных органоидов — митохондрий и лизосом, состоянием цитоскелета (В. П. Казначеев, 1960—1969; Д. Д. Зербино, 1968—1971; А. М. Чернун, 1969— 1972; В. В. Куприянов, 1972; Г. Г. Автандилов, 1972; Н. К. Пермяков, 1973, 1982; В. В. Ерохин, 1987; 3. С. Баркаган, 1981, 1986, 1988; Г. А. Рябов, 1983, 1989; Н. Л. Шабалов и соавт., 1990; Ю. М. Васильев, 1995).
Клиническими наблюдениями и экспериментальными исследованиями установлено, что при развитии гипоксических и ацидотиче-ских состояний, имеют место различной степени острые поражения структуры и функций паренхиматозных органов, особенно легких и почек, нередко с развитием острой сердечно-легочной и почечной недостаточности (А. Я. Пытель, С. Д. Голигорский, 1963; Н. Т. Терехов, 1975; Bremer, 1975; М. Я. Студеникин, 1984; Hallman, 1985; Ruetner, 1986; В. В. Серов, К. Лапиш, 1989; Г. Л. Билич, Л. В. Назарова, 1994).
Возникающие при многих патологических процессах морфо-функциональные изменения представляют собой суммарный эффект поражений структуры множества гистонов. При этом нарушения в большей и или меньшей степени захватывают все элементы гистона, что проявляется, в основном, в виде следующей триады: дистрофических изменениях паренхиматозных клеток; дезорганизации межуточной соединительной ткани (мукоидное набухание и фибриноид-ное превращение ее волокнистого компонента); развитии диссеми-нированного внутрисосудистого свертывания крови.
Подобные нарушения наиболее часто развиваются в экологически неблагоприятных местностях, где на организм воздействуют вредные факторы природного и антропогенного характера. В демографической динамике населения наиболее уязвимой оказывается система мать — плацента — плод, являющаяся одной из главных в репродуктивной функции.
По современным воззрениям, тромботические и геморрагические осложнения являются результатом клинической манифестации тромбогеморрагического синдрома, который у большинства больных протекает латентно, а в ряде случаев приобретает подострое или острое течение (М. С. Мачабели, 1970, 1981; 3. С. Баркаган, 1988; Д. Д. Зербино, Л. Л. Лукасевич, 1989).
За последние годы коагуляционный генез и фибринная природа диссеминированного микротромбоза доказанны. В то же время остается до конца не выясненным вопрос генеза дезорганизации межуточной соединительной ткани, дистрофических изменений паренхиматозных клеток и роль нарушения энергетического метаболизма при этом.
В отечественной и зарубежной литературе нет убедительных данных о том, что гиперлактацидемия и гиперкоагуляция ведут к поражению структуры и функций паренхиматозных органов через диссеминированный микротромбоз и обусловленную им гипоксию тканей. Против микротромбоза и вызванной им гипоксии тканей, как причины этих поражений, свидетельствует тот факт, что при несовместимой гемотрансфузии дистрофические изменения паренхиматозных клеток и соединительной ткани наблюдаются уже через 2—3 минуты (Н. М. Неменова, 1958), а, например, при гипоксии, вызванной перевязкой соответствующей артерии, заметные дистрофические изменения возникают лишь через 50—60 минут (Rudowski, 1969).
Доказано, что гипоксия приводит к нарушению энергетического метаболизма и кислотноосновного состояния организма, В связи с этим возникает вопрос: а как влияют изменения энергетического метаболизма и нарушение кислотноосновного состояния на коагуляционный гемостаз и развитие деструктивно-дистрофических процессов в паренхиматозных органах, какова роль при этом неблагоприятных экологических факторов. Так вопрос в литературе пока не ставился, поэтому и ответа на него мы не нашли. Можно было предположить, что нарушение энергетического метаболизма и кислотноосновного состояния вызовут не только изменения в крови, но
и в других элементах гистона, то есть в межуточной соединительной ткани и в паренхиматозных клетках. И далее, если поражения структуры и функций паренхиматозных органов имеют метаболический генез и связаны с экологическими факторами, то в их профилактике эффективными должны быть нормализация энергетического метаболизма, кислотноосновного состояния и предотвращение воздействия вредных экологических факторов. Есть основания полагать, что в экологически неблагоприятных условиях указанные изменения в функциональных системах можно квалифицировать как отдельную нозолическую единицу — синдром "экологического напряжения" (В. В. Шакин, 1991), который проявляется в снижении уровня здоровья населения и средней продолжительности жизни.
Для проверки возникших предположений наиболее пригодными представляются экспериментальные модели таких патологических процессов, которые безусловно сопровождаются нарушением энергетического метаболизма и кислотноосновного состояния организма. С этой целью мы избрали внутривенное капельное введение раствора молочной кислоты, повышение концентрации которой в кровеносном русле приводит к нарушению энергетического метаболизма вследствие разобщения гликолиза и цикла Кребса, нарушению кислотно-основного состояния как внеклеточных жидкостей, так и внутриклеточной среды. О нарушении внутриклеточного кислотноосновного состояния можно судить косвенно на основании смещения рН эритролизата из крови данного органа. Для создания дыхательного ацидоза животные выдерживались в гиперкапни-ческой газовой среде. В клинических исследованиях мы брали случаи гибели новорожденных от гипоксических состояний и материал системы мать — плацента — плод от погибших в результате развития диссеминированного внутрисосудистого свертывания крови как осложнения токсикоза второй половины беременности с учетом экологических условий среды обитания.
Все выше изложенное послужило основанием для выполнения настоящего исследования.
Целью работы являлось эколого-физиологическое обоснование основных закономерностей развития патологических процессов и морфофункциональных нарушений кардиореспираторной и дез-интоксикационно-выделительной систем при гипоксических и аци-дотических состояниях с учетом влияния неблагоприятных экологических факторов.
Задачи исследований:
-
Изучить в эксперименте на животных влияние нарушения энергетического метаболизма на изменения кислотно-основного состояния различных сред организма, активности основных ферментов энергетического метаболизма, системы коагуляционного гемостаза и фибринолиза, сосудистой стенки и периваскулярной соединительной ткани, а также паренхиматозных клеток и их органоидов (митохондрий, лизосом) органов кардиореспираторной и дезинток-сикационно-выделительной систем.
-
Проследить динамику газов, изменения коагуляционного гемостаза и кислотно-основного состояния артериальной и венозной крови при дыхании гиперкапническими газовыми смесями с нормальным содержанием кислорода.
-
Исследовать морфо-функциональные изменения системы коагуляционного гемостаза, органов кардиореспираторной и дезин-токсикационно:выделительной систем при гипоксии плода и новорожденного.
-
Выявить основные закономерности развития патологиче--ских процессов в паренхиматозных органах системы мать — плацента — плод при гипоксических и ацидотических состояниях организма с учетом воздействия неблагоприятных факторов среды обитания.
-
Разработать научнообоснованные мероприятия по многофакторной профилактике нарушений и нормализации метаболизма.
Научная новизна
Новыми являются экспериментальные данные, отражающие изменения активности основных энзимов энергетического метаболизма в динамике развития метаболического ацидоза в различных органах кардиореспираторной и дезинтоксикационно-выделительной систем; закономерности изменения кислотно-основного состояния крови и эритролизата в регионах кровеносного сосудистого русла; дегрануляции тучных клеток и деструкции волокнистого компонента соединительной ткани; развитие деструктивно-дистрофических процессов в цитоплазме и органоидах паренхиматозных клеток.
Впервые в условиях Восточного Забайкалья показана связь развитии газового ацидоза изменений кислотноосновного состояния крови, коагуляционного гемостаза и фибринолиза, в зависимости от его глубины и продолжительности. При этом наблюдается фаза
компенсированной гиперкоагуляции, которая расценивается как предтромботическое состояние, переходящее с углублением ацидоза в тромбогеморрагический синдром с последующим развитием микротромбоза и кровоизлияний в околососудистую соединительную ткань, а также массивных кровотечений из магистральных сосудов.
Принципиально новыми являются обнаруженные факты, указывающие на взаимосвязь нарушения энергетического метаболизма с развитием Деструктивно-дистрофических процессов в системе мать — плацента — плод при развитии гипоксических и ацидотиче-ских состояний и роль вредных природно-климатических и антропогенных факторов среды обитания.
Научная и практическая значимость исследований
Результаты проведенного исследования свидетельствуют о том, что нарушение метаболизма сопровождается развитием неспецифических морфо-функциональных изменений в. системе коагуля-ционного гемостаза и фибринолиза, органах кардиореспираторной и дезинтоксикационно-вьщелительной систем, касающиеся как стромального, так и клеточного компонентов, а также их кровеносно-сосудистых элементов. Эти изменения являются универсальными и могут расцениваться как один из компонентов тонатогенеза.
Выявленные закономерности и характер воздействия на организм ацидоза, гиперкапнической газовой смеси, роль экологических факторов при развитии гипоксических и ацидотических состояний предложены для внедрения в клиническую практику. Полученные в результате комплексных эколого-физиологических и морфофунк-циональных исследований материалы позволяют выработать науч-нообснованные мероприятия по многофакторной профилактике нарушений и нормализации метаболизма. Неблагоприятные экологические факторы среды обитания воздействуют на энергетический метаболизм, вызывая развитие морфофункциональных нарушений основных тканей и систем организма, что отрицательно сказывается на состоянии здоровья населения и его репродуктивной функции.
Теоретический материал нашел применение в лекциях и практических занятиях по нормальной физиологии, анатомии, экологии для студентов педагогического и медицинского институтов и слушателей института повышения квалификации преподавателей. Эти материалы использованы на кафедрах экологии, в учебных пособиях по экологии для преподавателей и студентов высших учебных заведений медицинского и биологического профиля: "Природно-климатические условия среды обитания и здоровье населения Во-
сточного Забайкалья", "Экология, метаболизм, здоровье", "Экология Восточного Забайкалья", "Адаптация и резервы здоровья".
Основные положения, выносимые на защиту
-
Развитие ацидоза сопровождается нарушением энергетического метаболизма, газового состава и кислотноосновного состояния как внеклеточных жидкостей, так и внутриклеточной среды, а также основных органоидов паренхиматозных клеток.
-
В процессе развития гипоксических и ацидотических состояний происходит поражение структуры множества гистонов различных органов. Причем эти поражения в большей или меньшей степени захватывают все элементы гистона, что проявляется в виде нарушения коагуляционного гемостаза, дезорганизации межуточной соединительной ткани, деструктивно-дистрофических изменений паренхиматозных клеток.
-
Морфо-функциональные изменения основных тканей и систем организма при развитии гипоксических и ацидотических состояний универсальны и неспецифичны. Они являются одним из' обязательных компонентов танатогенеза.
-
Неблагоприятные экологические условия среды обитания, воздействуя на основные физиологические системы организма, вызывают напряжение и срыв адаптации, а при постоянном и длительном воздействии ведут к снижению уровня здоровья и репродуктивной функции населения.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались на I и II Всероссийском съездах анатомов, гистологов и эмбриологов (Оренбург, 1982; Москва, 1988), VI Всесоюзном съезде анатомов, гистологов и эмбриологов (Ленинград, 1988), VII Всесоюзном научном симпозиуме "Сепсис" (Тбилиси, 1990), Международной конференции "Геоэкология и природные ресурсы бассейна верхнего Амура. Проблемы изучения и освоения" (Чита, 1991), VII Всероссийском симпозиуме "Эколого-физиологические проблемы адаптации" (Москва, 1994), Всероссийской научной конференции "Экологические интоксикации: биохимия, фармакология, клиника" (Чита, 1996).
Публикации: по теме диссертации опубликованно 20 работ, из них 3 монографии и раздел в учебнике "Экология Восточного Забайкалья".
Объем и структура работы