Структурные основы и механизмы компенсации

Материальной основой компенсаторно-приспособительных процессов, обеспечивающих сохранение гомеостаза организма в различных условиях его существования, являются следующие.

Регенерация – восстановление разрушенных, утраченных или поврежденных структур (Д. Саркисов). Высокоразвитый организм утратил уникальную способность к регенерации, присущую низшим животным организмам (аксолотлю, тритону и др.), у которых отрастают ампутированные хвост, конечности. У высших животных надежно действуют другие виды или уровни регенерации: а) молекулярная (различные варианты восстановления белковых молекул), б) внутриорганоидная (нормализация строения отдельных органел и их гипертрофия), в) органоидная (увеличение числа органелл и гиперплазия ядерного аппарата), г) клеточная (гипертрофия и деление клеток). Первые три вида регенерации объединяются понятием внутриклеточная регенерация.

Наличие парных органов: почки, надпочечники, легкие, паращитовидные железы, яичники, семенники и др. В случае поражения одного из парных органов происходит гипертрофия и повышается функция второго, более оперативно используется запас его рабочих единиц. Аналогичный процесс характерен и для органов, состоящих из нескольких долей. Так, после удаления у крыс нескольких долей печени отмечается выраженная гипертрофия оставшихся долей, в результате чего спустя 3-4 недели объем органа в целом восстанавливается. Компенсация за счет парных органов, или оставшихся неповрежденными долей органа получила название викарной или заместительной функции, а процесс, лежащий в ее основе, – регенерационной гипертрофии. Таким образом, викарирование функций также связано с регенерацией. Регенерационная гипертрофия отличается от полной регенерации или реституции, при которой имеет место восстановление исходной архитектоники ткани после ее повреждения (рост нового хвоста после его ампутации у аксолотля; нормализация за счет внутриклеточных регенераторных процессов структуры отдельных клеток и ткани в целом). Данная форма регенерации определяется как неполная регенерация или субституция.

Активизация функции дублирующих систем. В организме нет органа-монополиста, который бы выполнял только одну, ему присущую функцию. Так, например, выведение шлаков главным образом осуществляется почками, но в определенной мере и ЖКТ, и легкими, и потовыми железами. При недостаточности почек значительно возрастает доля выведения шлаков другими путями. Возникающие у таких больных рвота, понос, обильное потоотделение, одышка являются не только отражением серьезных нарушений в деятельности почек, но и проявлением в какой-то мере спасительных, компенсаторных реакций больного организма.

Материальную основу для активизации дублирующих систем также составляет процесс регенерации – своеобразная «регенерация на отдалении».

Наличие в организме так называемых резервных структур. В обычных условиях, например, значительная часть капилляров, мелких артерий, сосудистых анастомозов находится в спавшемся состоянии, не функционирует. Когда к органу предъявляются повышенные требования, число функционирующих сосудов возрастает. При закупорке артерии тромбом или эмболом (за счет «включения» предсуществующих и формирования новых анастомозов) кровообращение участка ткани, обеспечиваемое ранее тромбированным ныне сосудом, может сохраняться на достаточном для ее жизнедеятельности уровне. Развитие коллатерального (окольного) кровообращения может полностью или почти полностью восстановить кровоснабжение ишемизированных в результате тромбоэмболии, сдавления или облитерации артерий.

Важная роль в компенсации нарушенных функций принадлежит нервной системе и в первую очередь ее высшему отделу – коре головного мозга. Нервная система обладает рядом особенностей, обеспечивающих ее уникальную роль в процессе компенсации. К ним относятся:

- пластичность коры головного мозга. Нервные клетки, выполняющие определенную функцию, не только сосредоточены в отдельных областях коры мозга (центр речи, центр слуха, центр зрения и т.д.), но и разбросаны по другим участкам, по всей коре. В случае поражения того или иного центра эти «рассеянные» клетки коры со временем берут на себя, хотя бы частично, утраченную функцию;

- многоотросчатость нервных клеток, обеспечивающая им связь не с одним, а со многими нейронами. В случае поражения или гибели части нейронов процесс проведения импульсов к периферии не прекращается;

- войлочный характер структуры проводящих путей, многократные их перекресты обеспечивают более надежную связь центра с периферией. Даже трехкратная перерезка на разных уровнях справа и слева половины спинного мозга, как правило, совместима с возобновлением функции органов, расположенных ниже перерезки, ибо часть волокон избегнет повреждения;

- многочисленные анастомозы между периферическими нервами также увеличивают запас прочности нервной системы;

- способность нервных клеток при перевозбуждении переходить в тормозное состояние, названное «охранительным торможением», предохраняет нервную клетку от астенизации, от истощения и гибели.

Виды компенсаторных и адаптационных реакций. Различают два вида реакций адаптации и компенсации.

Срочные реакции адаптации и компенсации: 1) быстро включаются после действия раздражителя (в случае реакции адаптации) или после «полома», повреждения (если речь идет о реакциях компенсации); 2) действуют недолго; 3) развиваются за счет предсуществующих, т.е. уже готовых механизмов. Так, при острой массивной кровопотере к срочным реакциям компенсации относятся: спазм периферических сосудов, шунтирование кровотока, централизация кровообращения, тахикардия, одышка, выход крови из депо, выход жидкости из тканей в сосудистое русло.

Долговременные реакции адаптации и компенсации: а) развиваются
спустя более или менее продолжительное время (дни, недели, месяцы); б) длятся долго (иногда всю жизнь – при компенсации в ходе развития отдельных хронических форм патологии); в) не имеют для своего развития готовых, предсуществующих механизмов. При кровопотере долговременной реакцией компенсации будет стимуляция эритропоэза, при пороке сердца, обусловленном недостаточностью митрального клапана, – гипертрофия левого желудочка сердца.

Роль генетического аппарата в развитии адаптации, компенсации и явлениях декомпенсации. В формировании долговременных реакций адаптации и компенсации существенно важная роль принадлежит генетическому аппарату. Например, при митральной недостаточности в результате неполного смыкания митрального клапана во время систолы желудочков часть крови из левого желудочка возвращается в левое предсердие. Во время очередной систолы предсердий в левый желудочек поступает обычная порция крови из предсердия и количество, «заброшенное» во время систолы желудочка. Нагрузка на этот отдел сердца существенно увеличивается. Интенсивность функционирования каждого мышечного волокна, его органелл возрастает, в результате чего следует каскад явлений, приводящий к гипертрофии левого желудочка сердца - долговременной компенсаторной реакции при этом виде патологии, обеспечивающей многим больным на протяжении ряда лет не только возможность нормально жить и работать, но и выполнять достаточно большую физическую нагрузку. Однако и в данном случае чрезмерное напряжение компенсаторных реакций (чрезмерная гипертрофия миокарда при прогрессирующем процессе в сердце или несоответствующая резервным возможностям сердца физическая нагрузка) может привести к срыву достигнутой компенсации и развитию явлений декомпенсации в силу исчерпания возможностей генетического аппарата гипертрофированных кардиомиоцитов, связанного с этим нарастающего угнетения синтеза РНК и белка, нарушения обновления структур и развития склероза органа.

Таким образом, в долговременных приспособительных реакциях организма инициальную, решающую роль играют синтез нуклеиновых кислот, белка и взаимосвязь между аппаратом, обеспечивающим этот синтез, и физиологической функцией клетки.

В реакции адаптации при непрерывной интенсивной функции органа выделяют три стадии:

- аварийную стадию, характеризующуюся активизацией синтеза нуклеиновых кислот и белка и относительным отставанием «пластического обеспечения функции» от возросших в связи с острой перегрузкой потребностей;

- стадию устойчивой гиперфункции – интенсивность функционирования структур клетки и активность генетического аппарата соответствуют друг другу;

- стадию постепенного изнашивания и прогрессирующего органного склероза, лежащих в основе процесса декомпенсации.

Относительная целесообразность реакций адаптации и компенсации. Различают перекрестную адаптацию и компенсацию, каждая из которых может быть двух видов: положительной и отрицательной.

Если, адаптируясь к какому-то одному фактору внешней среды, организм оказывается устойчивым и к другому фактору среды, говорят о положительной перекрестной адаптации. Например, при адаптации к гипоксии развивается адаптация и к повышенной физической нагрузке, т.к. в обоих случаях задействованы одни и те же органы и системы: в первую очередь, дыхательная, сердечно-сосудистая, система крови. Значит, положительная перекрестная адаптация развивается в тех случаях, когда доминирующими в реакциях адаптации к действию различных факторов среды являются одни и те же органы и системы. Однако, часто адаптация к одному фактору среды уменьшает его резистентность к другим факторам, а достигнутая в ходе развития болезни компенсация нарушенных функций сопряжена, как правило, со снижением возможности адаптироваться к неблагоприятным воздействиям среды или компенсировать дополнительные функциональные нарушения, обусловленные возникновением нового заболевания. Так, при тренировке к физической нагрузке у молодых растущих животных, наряду с гипертрофией миокарда и увеличением резерва сердца, существенно уменьшается количество почечных нефронов (на 25%), печеночных клеток и клеток в надпочечниках (на 20-30%). Если теперь на организм будет действовать раздражитель, который потребует интенсификации работы печени, почек, надпочечников, такой организм окажется в невыгодных условиях. Значит, в то время как органы, доминирующие в процессе адаптации или компенсации, находятся в лучших, оптимальных условиях, другие органы, не задействованные в этой реакции, оказываются в ущемленном положении. Такая ситуация получила название отрицательной перекрестной адаптации (компенсации). Следовательно, целесообразность адаптационных и компенсаторных реакций относительна. Адаптация и, тем более, компенсация, долгое время протекая успешно, имеют достаточно высокую «цену», ибо таят в себе серьезные потенциальные опасности: 1) возможность функционального изнашивания системы, доминирующей в реакции адаптации или компенсации; 2) снижение структурного, а значит, и функционального резерва других органов, не принимающих непосредственного участия в адаптации (компенсации).

Таким образом, под терминами «цена адаптации» и «цена компенсации» следует понимать комплекс отрицательных, негативных, опасных для организма изменений, развивающихся в связи с адаптацией к тому или иному фактору среды или компенсацией возникшего в ходе развития болезни дефекта функций и структур.

Обе стороны патологического процесса – патологические и компенсаторные реакции – действуют вместе, одновременно, взаимосвязано, и отдифференцировать их друг от друга вне динамики их развития часто весьма трудно, а порой и невозможно. Кроме того, одно и то же явление в одних случаях, при одних условиях может выступать как защитное, компенсаторно-приспособительное, полезное для организма, в других - как явление, действующее в разрез с интересами целостного организма и, значит, как реакция патологическая. Неоднозначна, например, патогенетическая оценка рвоты, развившейся после употребления в пищу недоброкачественных продуктов и неукротимой рвоты беременных; кашля при бронхопневмониях или попадании в дыхательные пути инородных тел; кашля при начинающемся катаре верхних дыхательных путей или у больного коклюшем и т.п. Более того, в каждый данный момент отдельные реакции организма нужно рассматривать с двух точек зрения: значения для эффективного функционирования данного органа или системы и целесообразности для жизнедеятельности организма в целом. Эти два аспекта не всегда совпадают друг с другом. Так, кашель при хроническом бронхите, способствуя удалению мокроты, несомненно, полезен. Однако часто повторяющиеся на протяжении длительного периода времени в связи с приступами кашля повышения внутриальвеолярного давления ведут к снижению эластичности легочной ткани и развитию эмфиземы легких, а также постепенно нарастающему переполнению кровью правой половины сердца, ее гипертрофии и нарушению системного кровообращения. Наконец, компенсаторная по своей изначальной сути реакция может переходить в реакцию патологическую. Например, умеренное учащение сердечных сокращений в ответ на кровопотерю или резкое падение АД при шоке, несомненно, является компенсаторной реакцией. На фоне значительного уменьшения венозного возврата к сердцу она в значительной мере ограничивает степень уменьшения МОК. Резко выраженная тахикардия, наоборот, усугубляет положение, способствуя еще более значительному уменьшению МОК. Возникающее в этих условиях резкое укорочение диастолы не позволяет сердцу наполниться кровью, оно работает «вхолостую», тратя тем не менее энергию на сокращения, катастрофически сокращает период восстановления и отдыха сердца.

«... И в общей медицине, – писал И.П. Павлов, – бывают затруднения, когда Вы должны в картине болезни отличить, что в ней есть результат повреждения и что результат противодействия организма данному повреждению. Эти категории явлений очень спутываются. Дело науки и талантливости врача разделить их и понять, что есть истинная болезнь и что есть физиологическая мера защиты против болезни».

Таким образом, заболевание и выздоровление две стороны одного и того же процесса – процесса развития болезни. Выздоровление начинается не с момента ликвидации этиологического фактора болезни, а с началом самого заболевания. Это активный процесс, в котором решающее значение принадлежит явлениям компенсации и восстановления нарушенных функций и структур. Срочные реакции адаптации и компенсации действуют за счет мобилизации готовых, предсуществующих механизмов и обеспечивают организму возможность «продержаться» до развития долговременной адаптации или компенсации. В формировании долговременных реакций адаптации и компенсации существенно важная, определяющая роль принадлежит реакции генетического аппарата клеток и систем, доминирующих в этих реакциях.

Меняющееся по ходу развития болезни различное соотношение удельного веса патологических и компенсаторных реакций является движущей силой развития болезни и лежит в основе ее стадийности.

Целесообразность адаптации к экстремальным факторам среды и компенсации нарушенных в ходе развития болезни функций и структур относительная. Чрезмерные по своей напряженности адаптация и компенсация, увеличивая (до поры до времени) резервные возможности органов, доминирующих в этих реакциях, ведут к снижению структурно-функциональных резервов органов, не принимающих в них участия, а на более поздних этапах таят в себе опасность истощения доминирующих органов и систем, то есть имеют достаточно высокую «цену».