Силы старлинга. Охарактеризовать уравнение (закон) Старлинга в патогенезе развития различных видов отека. Влияние величины сердечного выброса на АД, приток и отток крови от сердца

Введение

В 1960 г. Bayard Clarkson, David Thompson, Melvin Horwith и E. Hugh Luckey в Американском медицинском журнале впервые описали клинический случай рецидивирующего отечного синдрома, сочетающегося с проявлениями гиповолемического шока, у молодой женщины. Патология заключалась в периодической и необъяснимой потере части плазмы крови из сосудистого русла в интерстиций, которая происходила в предменструальном периоде. Пагубные последствия внезапно повторяющегося резкого повышения капиллярной проницаемости в итоге привели к гибели пациентки. В настоящее время известно не более 1000 описанных случаев идиопатической формы синдрома капиллярной утечки (СКУ) с частотой смертельного исхода, составляющей 21 %.

Основными признаками синдрома считают:

1) артериальную гипотензию вследствие гиповолемии;

2) рост гемоконцентрационных показателей — гематокритного числа и концентрации гемоглобина в крови;

3) гипоальбуминемию без альбуминурии;

4) появление генерализованного отека.

Однако, как очень скоро выяснилось, капиллярная утечка в той или иной мере однозначно присутствует в подавляющем числе случаев критических состояний организма человека и животных. Наиболее сильно она выражена в условиях сепсиса и шока. Поэтому под синдромом капиллярной утечки на современном этапе чаще всего понимают наблюдающееся в условиях критических состояний (сепсис, шок, ожоги, респираторный дистресс-синдром) прогрессирующее патологическое нарастание капиллярной проницаемости, ведущее к потере жидкой части крови в интерстициальный сектор внеклеточного водного пространства, с дальнейшим развитием гиповолемии, гипоперфузии органов и тканей, затруднением транспорта кислорода и быстрым формированием полиорганной дисфункции.

В возникновении СКУ главная роль принадлежит нарушению функций сосудистого эндотелия, связанным с ним иммунным реакциям и целому ряду медиаторов воспаления.

Функции эндотелия и роль составляющих уравнения Старлинга в развитии синдрома капиллярной утечки

Эндотелий представляет собой внутреннюю выстилку кровеносных сосудов, отделяющую кровоток от более глубоких слоев сосудистой стенки. Это непрерывный монослой эпителиальных клеток, формирующих ткань, масса которой составляет у человека 1,5-2,0 кг. Эндотелий непрерывно вырабатывает огромное количество важнейших биологически активных веществ, являясь таким образом гигантским паракринным органом, распределенным по всей площади человеческого организма. Эндотелий синтезирует субстанции, важные для контроля свертывания крови, регуляции тонуса и артериального давления, фильтрационной функции почек, сократительной активности сердца, метаболического обеспечения мозга, контролирует диффузию воды, ионов, продуктов метаболизма, реагирует на механическое воздействие текущей жидкости, кровяное давление и ответное напряжение, создаваемое мышечным слоем сосуда. Эндотелий чувствителен к химическим и анатомическим повреждениям, которые могут приводить к повышенной агрегации и адгезии циркулирующих клеток, развитию тромбоза, оседанию липидных конгломератов.

Основной же функцией эндотелия является барьерно-транспортная, но осуществление этой функции на всем протяжении микрососудов происходит по-разному. Транспорт веществ через эндотелий различных звеньев сосудистого русла происходит неодинаково. Стенки венозных компонентов микроциркуляторного русла более проницаемы для белка, чем стенки других микрососудов. Проницаемость посткапиллярных венул для воды значительно превосходит таковую у прекапилляров и капилляров. Значительные вариации переноса белка через эндотелиальную выстилку наблюдаются даже вдоль отдельно взятого микрососуда.

Транспорт внутрисосудистой жидкости через эндотелий происходит: 1) непосредственно через эндотелиальные клетки — через систему их микровезикул и трансэндотелиальных каналов (трансцитоз, трансэндотелиальный перенос); 2) через межэндотелиальные щели — участки соединения эндотелиальных клеток.

Обмен жидкости между внутрисосудистым и интерстициальным сектором подчинен закону Эрнста Генри Старлинга. Согласно этому закону, жидкость перемещается в соответствии с градиентом давления, создаваемым, с одной стороны, гидростатическим внутрисосудистым давлением и коллоидно-осмотическим давлением интерстициальной жидкости, с другой — гидростатическим интерстициальным давлением и коллоидно-осмотическим давлением плазмы крови.

По классической концепции Старлинга, внутри капилляра, приблизительно в 2/3 длины от его начала, имеется точка равновесия всех вышеописанных сил, проксимальнее которой преобладает экстравазация жидкости, а дистальнее — резорбция. В идеальной точке равновесия обмена жидкости нет. Реальные измерения показывают, что определенная зона капилляра пребывает в околоравновесном положении, но и в ней выход жидкости все же преобладает над резорбцией. Этот избыток транссудата возвращается в кровь по лимфатическим сосудам.

При увеличении гидростатического давления в микроциркуляторных обменных сосудах зона равновесия сдвигается в сторону посткапиллярных венул, увеличивая поверхность фильтрации и уменьшая площадь резорбции. Падение гидростатического давления ведет к обратному сдвигу околоравновесной зоны. Общая объемная скорость фильтрации в отдельном гистионе определяется главным образом суммарной площадью поверхности функционирующих капилляров и их проницаемостью. Количественную оценку объемной скорости транскапиллярного перемещения жидкости можно произвести по формуле:

где Qf — объем жидкости, фильтруемый через капиллярную стенку, на единицу площади;

CFC — коэффициент капиллярной фильтрации, характеризующий площадь обменной поверхности (число функционирующих капилляров) и проницаемость капиллярной стенки для жидкости. Коэффициент имеет размерность мл/мин/100 г ткани/мм рт.ст., т.е. показывает, сколько миллилитров жидкости в 1 мин фильтруется или абсорбируется в 100 г ткани при изменении капиллярного гидростатического давления на 1 мм рт.ст.;

s — осмотический коэффициент отражения капиллярной мембраны, который характеризует реальную проницаемость мембраны для воды и растворенных в ней веществ;

Рс — величина гидростатического давления внутрисосудистой жидкости;

Рi — величина гидростатического давления интерстиция;

pс — величина коллоидно-осмотического давления внутрисосудистой жидкости;

pi — величина коллоидно-осмотического давления интерстиция.

Величина гидростатического давления в капиллярах, которое выдавливает жидкость в ткани, на артериальном конце капилляров составляет около 30 мм рт.ст. По ходу капилляров оно снижается за счет трения до 10 мм рт.ст. на их венозном конце. Среднекапиллярное давление оценивается в 17 мм рт.ст.

Коллоидно-осмотическое давление плазмы не совпадает с общим осмотическим давлением на клеточных мембранах. Его оказывают лишь те частицы, которые не проходят свободно через капиллярную стенку. Это исключительно молекулы белка, главным образом альбумина и a1-глобулинов. Характерно, что фибриноген почти не участвует в создании онкотического давления. Суммарное осмотическое давление на клеточной мембране создают все растворенные и взвешенные частицы, и оно в 200 раз выше своей коллоидно-осмотической составляющей. Но именно белковая составляющая общего давления оказывается единственно значимой для перехода жидкости через сосудистую стенку, так как солевые и неэлектролитные компоненты общего осмотического давления по обе стороны гистогематических барьеров уравновешены диффузией соответствующих относительно низкомолекулярных веществ, скорость которой в тысячи раз больше скорости фильтрации жидкости. В норме плазменная концентрация белков более чем в 3 раза превышает интерстициальную. В мышцах и мозге тканевая концентрация онкотических эквивалентов еще ниже. Поэтому белки плазмы создают онкотическое давление не менее 19 мм рт.ст., удерживающее жидкость в сосуде. К этому добавляется еще около 9 мм рт.ст. за счет эффекта Ф.Дж. Доннана — электростатической фиксации анионными белковыми молекулами избытка катионов во внутрисосудистом пространстве. Таким образом, общее удерживающее давление 28 мм рт.ст. существует вдоль всего капилляра.

Среднее онкотическое давление тканевой жидкости составляет в обычных условиях 6 мм рт.ст. и удерживает воду в тканях. Если бы избыток белка, попадающего в ткань путем трансцитоза и при воспалениях, не реабсорбировался через лимфатическую систему, градиент онкотического давления между кровью и тканями был бы постепенно утрачен.

Гидростатическое давление интерстициальной жидкости, как полагали в течение почти 70 лет после Старлинга, должно быть положительной величиной, сопротивляющейся выходу жидкости из сосуда. Эксперименты Артура Гайтона показали, что под кожей между сосудами существует отрицательное (то есть субатмосферное) присасывающее давление. В нормальных условиях давление свободной жидкости в большинстве тканей — от -2 до -7 мм рт.ст. (в среднем -6).

Присасывание тканями жидкости из капилляров и посткапиллярных венул фактически значительно облегчает работу сердца по перфузии тканей и оказывает определяющее воздействие на пути нормальной микроциркуляции. Давление связанной тканевым гелем воды также находится на субатмосферном уровне, но оно на 1-2 мм рт.ст. выше, чем в свободной фазе. Положительным тканевое давление является только в органах, находящихся в замкнутом объеме, например в головном мозге. В остальных тканях оно становится выше атмосферного только при заметных отеках. Частичный вакуум под кожей способствует компактному состоянию клеток в здоровых тканях даже в отсутствие скрепляющих соединительнотканных структур. При его утрате в отечной, например воспаленной, ткани ослабевают связи между клетками.

Более высокая проницаемость и увеличенная площадь венозных концов капилляров по сравнению с артериальными уравновешивает встречные потоки, несмотря на почти вдвое меньшую абсолютную величину результирующего вектора резорбции по сравнению с вектором транссудации. Вышеописанный механизм регулирует фильтрацию и реабсорбцию. Однако на гистогематической границе происходят и другие процессы — диффузия и трансцитоз, которые вносят важный вклад в определение состава тканевой жидкости.

Диффузия является основным механизмом транскапиллярного обмена. Скорость фильтрационного потока значительно ниже скорости капиллярного потока крови. Однако подсчитано, что скорость гистогематического обмена воды очень велика, следовательно, она не определяется фильтрацией, а может быть связана лишь с диффузией. В результате обмен собственно воды в тканях в основном не соответствует механически переменчивым характеристикам капиллярного кровотока. Величина диффузии зависит от числа функционирующих капилляров (прямая зависимость), градиента концентраций растворенных веществ (прямая зависимость) и скорости кровотока в микроциркуляторном русле (обратная зависимость).

Дополнительной защитой интерстиция от чрезмерного накопления жидкости и формирования отеков служит дренажная система лимфатических сосудов. Отек — это типовой патологический процесс, заключающийся в создании избытка жидкости в интерстициальном секторе внеклеточного водного пространства. Термин «отек» не применяется по отношению к внутриклеточной гипергидратации (для ее обозначения более приемлем термин «набухание клетки»). При отеке всегда не только имеется избыток внеклеточной тканевой воды, но и повышается содержание натрия в тканевой жидкости. При отеке присасывающее тканевое давление всегда снижается, а при выраженной гипергидратации ткани — становится положительным. Клинически начальному оте-ку с отрицательным тканевым давлением жидкости соответствует симптом образования ямки при нажатии на отечную ткань. Если ямка от нажатия не образуется — давление в ткани положительное, что соответствует «напряженному», или далеко зашедшему, отеку. А. Гайтон подсчитал, что отрицательное давление в тканях (5,3 мм рт.ст.), дренажная функция лимфы в отношении жидкости (около 7 мм рт.ст.) и резорбция тканевого белка в кровь через лимфу (еще 5 мм рт.ст.) суммарно создают «буферный резерв» порядка 17 мм рт.ст., предохраняющий от немедленного развития отека при повышении фильтрующего и снижении онкотического давления. Поэтому отек начинает формироваться, когда среднее внутрикапиллярное давление повысится (или онкотическое давление плазмы снизится) на 17-18 мм рт.ст., то есть по достижении минимум 35 мм рт.ст. — для капиллярного гидростатического или 10 мм рт.ст. — для плазменного онкотического давления. Отек — проявление несовершенного приспособления. Приспособительную роль отеков можно усматривать в том, что они предохраняют организм от развития гиперволемии, которая может иметь опасные для жизни острые последствия, заключающиеся в нарушении системной гемодинамики. Местный отек оказывает дилюционное действие на тканевую жидкость, что потенциально уменьшает концентрации патогенов, токсинов и аутокоидов при повреждении ткани. Отек — один из механизмов ограничения зоны воспаления. В то же время в отечных тканях сдавливаются сосуды, дополнительно нарушается микроциркуляция, затруднена диффузия нутриентов, такие ткани легче инфицируются и хуже заживают. Подобно другим типовым патологическим процессам, отек полиэтиологичен.

Механизмы утраты внутрисосудистой жидкости в интерстиций

Таким образом, наиболее очевидными механизмами потери внутрисосудистой жидкости в интерстиций являются: 1) увеличение градиента гидростатического давления в артериальной части капилляра; 2) снижение градиента коллоидно-осмотического давления в венозном конце капилляра; 3) нарушение лимфатического дренирования. Из перечисленных механизмов в формировании СКУ при критических состояниях, безусловно, наиболее серьезное значение имеют первый и второй. Утечка жидкости возрастает и благодаря повышенной капиллярной проницаемости, опосредуемой действием медиаторов воспаления. В табл. 1 приводится перечень хорошо известных медиаторов, вызывающих выход декстрана из посткапиллярных венул.

В многочисленных экспериментах показан выход плазменных белков или флюоресцирующих декстранов, имеющих такие же размеры молекул, из посткапиллярных венул в интерстиций после локальной аппликации гистамина, брадикинина и других медиаторов воспаления. Этот выход, как предполагалось ранее, происходит через широкие межэндотелиальные соединения или щели, которые образуются путем сокращения клеток эндотелия. Часть щелей находится в «открытом» состоянии еще до начала агрессивного действия медиатора. В процессе действия медиатора количество «открытых» щелей возрастает, однако только до определенного предела. Дальнейшее повышение концентрации медиатора не приводит к росту количества функционирующих щелей. «Открытие» щелей может быть приостановлено введением целого ряда лекарственных препаратов — антигистаминных средств, глюкокортикоидов, b-адреномиметиков, вазопрессина, ксантинов, блокаторов медленных кальциевых каналов.

Патологическое повышение сосудистой проницаемости наблюдается и при действии других медиаторов воспаления — цитокинов (фактор некроза опухоли альфа (TNF-a), интерлейкинов-2 и -6, фактора сосудистой проницаемости (сосудистый эндотелиальный фактор роста А)), активных протеаз, свободных радикалов, бактериальных токсинов и др. Серьезная роль в регуляции сосудистой проницаемости в настоящее время отводится тромбину.

Как указывалось выше, капиллярная утечка жидкой части крови может обусловить развитие значительной гиповолемии, вплоть до развития гиповолемического шока. В свою очередь, само состояние шока, которое характеризуется системной гипоперфузией тканей, гипоксией эндотелия, высвобождением большого количества агрессивных медиаторов, тяжелыми нарушениями обменных процессов, обязательно способствует формированию СКУ. В этом смысле весьма показательными являются результаты экспериментальных исследований. Известно, что при постановке опытов на крысах, в которых моделировался геморрагический шок, комбинированный с термическими повреждениями, заместительная объемная терапия кристаллоидными плазмозаменителями сопровождалась увеличением содержания жидкости в интерстициальном секторе внеклеточного водного пространства в 3 и даже в 3,5 раза (Беляев А.Н.). Клинические наблюдения ежедневно показывают, что в условиях критических состояний отечный синдром может прогрессировать чрезвычайно быстро, а ликвидация отеков порой происходит очень медленно, требуя применения эфферентных методов коррекции (ультрафильтрация). Опираясь на эти данные, ряд ученых (В.В. Беляев и др.), изучающих особенности процессов транскапиллярного обмена, справедливо отмечает, что значительную капиллярную утечку с точки зрения теории Старлинга объяснить не всегда возможно.

Во-первых, прогрессирующий переход жидкости из сосудов в интерстиций способствует повышению в нем гидростатического давления, а следовательно, и уменьшению одноименного градиента на уровне «артериола — интерстиций». Во-вторых, так как основную часть утрачиваемой из сосудов жидкости составляет вода, при ее накоплении в интерстиции в нем закономерно произойдет снижение концентрации протеина, следствием чего будет снижение коллоидно-осмотического давления интерстициальной жидкости и увеличение градиента онкотического давления на уровне «венула — интерстиций». Повышенная капиллярная проницаемость, как следует из уравнения Старлинга, может способствовать как переходу жидкости из сосудов в интерстиций, так и ее возврату — направление тока жидкости совпадает с направлением результирующего вектора. Таким образом, нарастание отека всегда ограничено и он должен разрешиться сам собой.

Другие сомнения возникают при более детальном рассмотрении механизмов трансэндотелиального транспорта жидкости и ультраструктуры эндотелия и интерстиция. В стенках любых артериол и венул, а также капилляров большинства органов нет сквозных отверстий, поскольку их эндотелий принадлежит к сплошному типу и цитоплазматические отростки его клеток перекрываются и формируют над базальной мембраной, содержащей нефибриллярный коллаген 4-го типа, ламинин и протеогликаны, непрерывный слой. Открытый тип эндотелия имеется лишь в капиллярах селезенки, печени и костного мозга. В кишечнике, почечных клубочках и эндокринных железах эндотелий имеет окончатое строение. Но окна — не участки отсутствия цитоплазматического слоя над базальной мембраной, а лишь области, где эндотелиоциты крайне истончены. В большинстве случаев эти окна (фенестры) закрыты однослойной диафрагмой, имеющей центральное утолщение. Морфологически эта диафрагма очень похожа на диафрагмы, которые также закрывают устья эндотелиальных микровезикул и трансэндотелиальных каналов. Кроме того, под эндотелием повсюду имеются непрерывные базальные мембраны, напоминающие плотный плетеный коврик из коллагена и связанных с ним белков и гликозаминогликанов, а межэндотелиальные щели не зияют, они заполнены протеогликанами.

Интерстиций также представляет собой отнюдь не пустоту, а состоит из коллагенового матрикса, заполненного прилегающими друг к другу протеогликановыми филаментами. В физиологических условиях интерстиций малорастяжим, а его структура препятствует свободному перемещению жидкости. Опираясь на вышеописанные факты, с позиции теории Старлинга трудно представить возможность увеличения количества жидкости в интерстиции в 3 раза. Между тем выраженный отечный синдром без трудностей моделируется в эксперименте и достаточно часто встречается в клинике у пациентов с гиповолемическим шоком, сепсисом, обширными ожогами.

Появлению ясности в вопросе о содержании понятия «капиллярная проницаемость» во многом способствовало открытие, указывающее на то, что помимо механизмов, связанных с межклеточными щелями, решающее значение при экстравазации жидкости имеет ее трансцитоз — транспорт в пиноцитотических везикулах прямо через цитоплазму эндотелиоцитов, а не между ними. Когда за каким-то медиатором признают такой эффект, как повышение проницаемости, это означает, что данный агент увеличивает интенсивность трансцитоза, способствует образованию трансцитотических везикул или ускоряет их перетягивание к наружной стороне клетки ее цитоскелетом с последующей экструзией. В настоящее время общепризнанным является отождествление микропиноцитотических везикул и крупных пор эндотелия. Не исключено, что и мелкие поры, особенно в капиллярах, — это условное название одной из разновидностей трансцитотического механизма. В этом случае транскапиллярные канальцы представляют электронно-микроскопический эквивалент слившихся между собой трансцитотических пузырьков (R. Cotran).

Определенную сложность представляют вопросы о том, что может заставить механизмы трансцитоза «работать на интенсивную откачку жидкости из сосудов в интерстиций без ее адекватного возврата» и как изменяются механические свойства интерстиция, позволяющие накопить в нем значительное количество жидкости.

Диаметр капилляров может изменяться в 2-3 раза. При максимальном сужении они не пропускают кровяных телец, в них находится только жидкая часть крови — плазма. Когда же капилляр расширен, клетки крови проходят по нему медленно, по одной, изменяя свою шарообразную форму на более удлиненную. Это имеет большое физиологическое значение, так как удлинение формы кровяных клеток увеличивает площадь их соприкосновения со стенкой капилляра, а медленное продвижение крови удлиняет время ее контакта со стенкой сосуда. Все это облегчает проникновение кислорода и питательных веществ из крови в ткани.

В условиях развития в организме системной воспалительной реакции под действием таких веществ, как, например, гистамин, брадикинин, субстанция Р, ионы водорода, происходит вазодилатация периферических микрососудов и усиливается доставка лейкоцитов в капилляры. В норме нейтрофилы не задерживаются и минуют артериолы, капилляры и венулы. При гиперцитокинемии, сопутствующей генерализованным формам воспаления, изменение морфологии эндотелиальной выстилки венул создает условия для задержки нейтрофилов в этой части сосудистого русла с их последующей активацией. Из всех провоспалительных цитокинов фактор некроза опухоли альфа наиболее значительно усиливает адгезию циркулирующих гранулоцитов и моноцитов к клеткам эндотелия сосудов и стимулирует процессы их миграции в ткани. Усиление миграции клеток в ткани является следствием активации процессов роллинга («катания» по эндотелиальной выстилке) и последующей адгезии лейкоцитов к трансформированному эндотелию микрососудов. При этом клетки эндотелия избыточно экспрессируют расширенный спектр молекул клеточной адгезии — мембранных белков, участвующих в связывании клетки с внеклеточным матриксом и другими клетками.

Лейкоциты активируются на протяжении последовательно развивающихся фаз этого процесса и приобретают способность выделять медиаторы, а также участвовать в воспалительных реакциях. Следовательно, гиперцитокинемия не только активирует эндотелий, инициируя системную эндотелиальную дисфункцию, но и способствует развертыванию в близлежащих тканях не имеющей защитного значения воспалительной реакции, которая сопровождается альтерацией.

Значительный вклад в альтерацию эндотелия и стенок микрососудов вносят также иммунные механизмы, реализуемые по механизму цитолиза, опосредованного комплементом и направленного к антигенам, клеткам и иммунным комплексам, которые фиксированы на эндотелии или базальной мембране стенок сосудов. Дегрануляция базофилов и нейтрофилов, а также фрустрированный фагоцитоз агрегированных тромбоцитов — это те процессы, которые создают избыточные концентрации биоактивных аминов, протеаз, липидных медиаторов воспаления, анафилатоксинов (С5а, С4а, С3а), активных форм кислорода и других реакционно-способных радикалов и вносят дополнительный вклад в альтерацию. В итоге развивается генерализованый септический васкулит, а также образуются множественные микротромбозы сосудов. На более поздних стадиях генерализованого васкулита активированные мононуклеарные клетки высвобождают провоспалительные цитокины и факторы агрегации тромбоцитов. Эти клетки приобретают также способность к фагоцитозу различных биообъектов и экзоцитозу свободных кислородных радикалов и протеаз. Это, в свою очередь, еще более усиливает экспрессию адгезивных молекул на цитоплазматических мембранах нейтрофилов и эндотелиоцитов, приводит к росту проницаемости стенок венул и усугубляет явления альтерации их эндотелия. Адгезия лейкоцитов дополнительно увеличивает степень обтурации венул. Способствует этим процессам и сладжирование форменных элементов крови, ведущее к замедлению скорости кровотока. В связи с разной скоростью кровотока явления сладжа наблюдаются преимущественно в венулах, реже распространяются на капилляры. Сладж-феномен в артериолах отмечается исключительно редко и свидетельствует о тяжелых, как правило, необратимых расстройствах системной микроциркуляции. При уменьшении просвета венул клетками крови в капиллярах возрастает гидростатическое давление, а в интерстиции накапливается избыток жидкости, то есть формируется отек. Адгезия и агрегация тромбоцитов по типу сосудисто-тромбоцитарного гемостаза усугубляют возникающие нарушения кровотока в мелких сосудах. Этому противодействуют биологически активные вещества с вазодилататорной активностью. В итоге развивается дальнейшее замедление кровотока, нарастают реологические нарушения с явлениями агрегации, секвестрации крови и капиллярной утечки. При больших скоростях сдвига в потоке крови, которые наиболее характерны именно в микроциркуляторном русле, резко возрастает активность фактора Виллебранда как агента адгезии и агрегации лейкоцитов. При тяжелом сепсисе и септическом шоке описанные процессы одновременно развиваются в различных микроциркуляторных регионах, представленных практически во всех органах, что предопределяет формирование и углубление полиорганной дисфункции.

Для воспаления характерна инфильтрация ткани лейкоцитами. Лейкоциты все время покидают кровоток и выходят в ткани и без воспаления. Для этих форм выселения используются специализированные участки сосудистого русла, представленные во многих его областях, — высокоэндотелиальные венулы. Выход из кровеносного русла в ткани — естественный этап жизнедеятельности моноцитов, восполняющих пул разнообразных тканевых макрофагов, а также для полиморфонуклеаров. Однако при наличии воспалительного очага происходит селективная фокусировка эмиграции лейкоцитов, и в некоторых случаях более половины ежедневной продукции фагоцитирующих клеток оказывается в зоне воспаления, при относительном понижении масштабов эмиграции в других участках сосудистого русла. Выселение лейкоцитов из сосуда происходит в очаге воспаления на большой площади, охватывающей посткапиллярные венулы и капилляры, но не артериолы. В лимфатических сосудах воспалительного очага эмиграция тоже возможна. Следовательно, под влиянием медиаторов воспаления эндотелий всех этих сосудов (а не только высокоэндотелиальных венул) значительно усиливает или же приобретает способность пропускать эмигрирующие лейкоциты.

Перемещаясь в субэндотелиальные структуры, лейкоциты продолжают продуцировать и выделять биологически активные вещества. Выделение их направлено в первую очередь на защиту организма от воспалительного агента, однако эти же вещества изменяют и структуру интерстиция, меняя его механические свойства. В результате нарушается структура коллагенового матрикса интерстиция и уменьшается величина гидростатического интерстициального давления. Рост гидростатического капиллярного давления вследствие роста сопротивления кровотоку в венулах и обусловливает капиллярную утечку. Утерянная жидкость не распределяется в интерстиции равномерно, а формирует участки «жидкостных инфильтратов». В состав вышеуказанных «инфильтратов» включено значительное количество утерянного протеина, который удерживает в нем воду. Следовательно, возврат жидкости в сосуды сопряжен с серьезными трудностями.

Выделяют три типа динамики сосудистой проницаемости в ходе воспаления:

1. Ранняя преходящая фаза, которая заключается в быстром и непродолжительном увеличении проницаемости малых и средних венул (с диаметром до 100 мкм). Проницаемость возрастает до максимума за 5-10 минут после повреждения. Исключительную роль в этой фазе играет гистамин, поскольку она блокируется его антагонистами. Вспомогательную роль могут выполнять другие медиаторы воспаления, такие как брадикинин, лейкотриены и простагландины. Механизмы ранней фазы повышения проницаемости больше связаны с расширением межклеточных промежутков за счет сокращения эндотелиоцитов, чем с усилением трансцитоза. Запасы гистамина в тканях невелики, он инактивируется гистаминазой, кроме того, происходит понижение чувствительности его рецепторов. Поэтому проницаемость снова понижается через 30 минут.

2. Поздняя продленная фаза повышения сосудистой проницаемости начинается через 1-2 часа после повреждения васкуляризованной ткани и достигает пика через 4-6 часов. Это особенно ярко проявляется при солнечных ожогах. В некоторых случаях, например при гиперчувствительности замедленного типа, латентный период длится намного дольше — от 4-6 до нескольких десятков часов или даже до 6-8 суток. Поздняя фаза имеет длительность не менее 24 часов. В позднюю фазу повышается проницаемость и капилляров, и венул. Происходит активация клеточного цитоскелета эндотелиальных клеток. В повышении проницаемости участвуют и ускорение трансцитоза, и межклеточные процессы, в частности втягивание эндотелиоцитами отростков, участвующих в соединении клеток, из-за чего между ними появляются промежутки. Заметного округления эндотелиоцитов не наблюдается. В эксперименте поздняя стадия не воспроизводится или сильно ослаблена у животных, лишенных лейкоцитов. Предполагается, что она обеспечивается в основном полипептидными медиаторами воспаления, в том числе цитокинами макрофагального и лимфоцитарного происхождения (интерлейкин-1, кахексин, g-интерферон).

3. Раннее стойкое повышение проницаемости . При значительной и распространенной первичной альтерации, например, при тяжелых ожогах, инфекциях эндотелиотропными возбудителями, сосудистая проницаемость растет на протяжении первых 30-45 минут до максимума и не снижается в течение нескольких часов. Затем следует ее медленное снижение, длящееся несколько суток. Затрагиваются артериолы, капилляры и венулы, наблюдаются некроз, слущивание эндотелия и разрывы базальных мембран, стабилизация проницаемости наступает по мере тромбоза сосудов и нового сосудообразования. Этот паттерн повышения проницаемости зависит от массированного действия первичного альтерирующего фактора, влияния гидролаз и от других, в основном лейкоцитарных, механизмов вторичной альтерации на сосуды.

Лечение синдрома капиллярной утечки

Лечение СКУ невозможно представить без мероприятий, направленных на ликвидацию причины, вызвавшей развитие синдрома системного воспалительного ответа. При хирургических заболеваниях, которые могут стать причиной СКУ, необходима свое-временная и адекватная их коррекция с антибактериальной терапией. Антибактериальная терапия — безусловно, главный компонент лечения многих инфекционных заболеваний, ее задачами являются как непосредственное уничтожение возбудителей, так и предупреждение развития бактериальной суперинфекции.

В ряде случаев формирование СКУ может быть приостановлено назначением антагонистов действия медиаторов воспаления. Наиболее показательным является назначение блокаторов Н1-гистаминовых рецепторов при острых аллергических реакциях, применение ингибиторов протеаз у больных с тяжелыми формами острого панкреатита, травматическими повреждениями, ожогами, кровотечениями. Продукция лейкотриенов, реализующаяся по лип-оксигеназному пути окисления арахидоновой кислоты, блокируется введением в организм кверцетина (корвитина). Ксантины (теофиллин, пентоксифиллин), являющиеся антагонистами аденозина и его производных, также могут ограничивать прогрессирование СКУ.

Хорошо известно, что снижению капиллярной проницаемости способствует назначение b-адреномиметических препаратов. Известны работы, описывающие уменьшение интенсивности СКУ при длительных постоянных инфузиях дофамина и добутамина. Селективный b1-адреномиметик тербуталин используется для длительного лечения пациентов с идиопатическим СКУ.

Еще совершенно недавно в клинической практике с целью снижения сосудистой проницаемости наиболее часто использовались глюкокортикоиды. Глюкокортикоиды стабилизируют мембраны клеток и лизосом, ограничивая тем самым выход из них активных гидролаз, в результате чего ограничивается повреждение тканей при воспалении. Они способствуют поддержанию целостности клеточной мембраны даже в присутствии токсинов, что снижает отечность клеток. Глюкокортикоиды усиливают синтез липомодулина — эндогенного ингибитора фосфолипазы А-2, угнетая этим ее активность. Фосфолипаза А-2 способствует мобилизации арахидоновой кислоты из фосфолипидов клеточных мембран и образованию метаболитов этой кислоты (простагландинов и лейкотриенов), которые играют ключевую роль в процессе воспаления. Кроме того, глюкокортикоиды стимулируют синтез межклеточного вещества — гиалуроновой кислоты, понижающей проницаемость сосудистой стенки. Уменьшение экссудации также связывают со снижением секреции гистамина и с изменением чувствительности адренорецепторов к катехоламинам (повышение чувствительности адренорецепторов к адреналину и норадреналину). В результате происходит повышение сосудистого тонуса и снижение проницаемости сосудистой стенки. Глюкокортикоиды также способствуют ограничению миграции лейкоцитов в ткани. Однако надежды, возлагавшиеся на применение глюкокортикоидов при сепсисе, не оправдались. Результаты последних исследований доказательной медицины свидетельствуют, что как малые, так и большие дозы глюкокортикоидов уменьшения смертности больных с сепсисом не обеспечивают.

Определенные надежды на уменьшение интенсивности СКУ при различных патологических состояниях связывают с применением препаратов эсцина. Эсцин — тритерпеновый гликозид, который является основным действующим веществом экстракта семян конского каштана. Обладает выраженным венотонизирующим эффектом и используется для местного и системного применения при нарушениях венозного кровообращения, и прежде всего при венозной недостаточности, устраняя венозный застой.

Эсцин препятствует активации лизосомальных ферментов, расщепляющих протеогликан, повышает тонус венозной стенки, устраняет венозный застой, уменьшает проницаемость и ломкость капилляров. Усиление венозного кровотока оказывает благоприятный эффект при заболеваниях, сопровождающихся венозным застоем, отеками, трофическим повреждением стенок кровеносных сосудов, воспалительными процессами и тромбозом вен, способствует репарации органов и тканей. Венотонизирующее действие осуществляется за счет активации сократительных свойств эластичных волокон венозной стенки (т.е. воздействия метаболитов эсцина), а также за счет стимулирования выделения гормонов надпочечников, образования простагландинов F2a в стенках сосудов и высвобождения норадреналина в синапсах нервных окончаний. Как капилляропротектор, эсцин нормализует состояние сосудистой стенки, повышает устойчивость капилляров, снижает их ломкость. Эффект обусловлен угнетением активности лизосомальных ферментов, что пре-дупреждает расщепление протеогликана (мукополисахаридов) капиллярной стенки. Эсцин ингибирует активность гиалуронидазы, оказывает и выраженное противоотечное действие, снижая проницаемость капилляров (прежде всего проницаемость плазмолимфатического барьера), препятствует экссудации низкомолекулярных белков, электролитов и воды в межклеточное пространство; облегчает опорожнение варикозных узлов, увеличивает содержание сухого остатка лимфы. Опосредованно антиэкссудативное влияние реализуется через стимуляцию выработки и высвобождение простагландинов. Благодаря способности увеличивать резистентность капилляров эсцин влияет преимущественно на первую фазу воспаления за счет снижения сосудистой проницаемости и уменьшения миграции лейкоцитов.

Эсцин проявляет антиагрегационный (улучшает микроциркуляцию) и анальгезирующий эффекты, способствует репарации органов и тканей, обладает антиоксидантной активностью. При местном использовании устраняет боль, отечность, ощущение напряжения, ускоряет рассасывание поверхностных гематом. Содержащиеся в экстракте конского каштана стеролы (стигмастерол и альфа-спинастерол) снижают выраженность воспалительной реакции. В рандомизированных двойных слепых и перекрестных исследованиях отмечалось снижение транскапиллярной фильтрации и значительное уменьшение отеков, уменьшение чувства тяжести, усталости, напряженности, зуда и боли. В клинической практике интенсивной терапии в качестве препарата эсцина широко используется раствор L-лизина эсцината, предназначенный для внутривенного болюсного и внутривенного капельного введения. В наших исследованиях было обнаружено, что терапия L-лизина эсцинатом у пациентов с признаками наличия системной воспалительной реакции способствовала увеличению удельного объема внутрисосудистой жидкости при одновременном сокращении объема жидкости во внеклеточном водном пространстве.

Наконец, уменьшение потери жидкости из сосудов в интерстиций достигается применением коллоидных плазмозаменителей, имеющих способность в течение нескольких часов удерживать воду в сосудах. Кристаллоидные плазмозаменители в этом смысле значительно уступают коллоидным растворам. Несостоятельность восполнения дефицита внутрисосудистой жидкости большим количеством кристаллоидных растворов в условиях гиповолемического шока наиболее ярко проявилась при оказании неотложной помощи раненым солдатам американской армии во время войны во Вьетнаме. Попытки сохранить достаточный объем внутрисосудистой жидкости в условиях травматического шока с помощью непрерывной быстрой инфузии раствора Рингера, количество которого достигало 5-6 литров в сутки, быстро приводило к задержке значительного количества жидкости в интерстиции легких и ускоряло развитие респираторного дистресс-синдрома. Весь медицинский мир понял, что в критических ситуациях организм пострадавших нуждается во введении плазмозаменителей, которые покидают сосудистое русло более медленно. Использование с этой целью растворов альбумина связано со значительным увеличением стоимости лечения и бывает недоступным даже в странах с современной мощной экономикой. Поэтому большую перспективу имеет создание и усовершенствование синтетических коллоидных плазмозаменителей. На современном этапе из этой группы препаратов выделяются производные декстрана, модифицированной желатины и гидроксиэтилированного крахмала (ГЭК). Для ограничения капиллярной утечки серьезное практическое значение имеет применение ГЭК. Молекулы ГЭК не только удерживают жидкость в сосудах, но и воздействуют на механизмы системной воспалительной реакции.

В настоящее время уже имеется достаточное количество свидетельств, полученных на основании экспериментальных исследований и клинических наблюдений, о противовоспалительном эффекте производных ГЭК. J. Tien et al. (2004) при исследовании эффектов 0,9% раствора NaCl и ГЭК 200/0,5 в возрастающих дозировках в условиях эндотоксического шока у крыс обнаружили дозозависимое снижение капиллярной проницаемости капилляров легких вместе с уменьшением аккумуляции нейтрофилов и протеина нейтрофилов в легких. Это сочеталось с устранением активации нуклеарного фактора каппа-В, который ответственен за активацию цитокинового каскада и концентрация которого особенно увеличивается в крови при летальных случаях.

В исследовании D. Rittoo et al. (2005) участвовало 40 пациентов, которые были оперированы по причине инфраренальной аневризмы аорты. В сравнении с модифицированной желатиной (гелофузином) инфузия ГЭК 200/0,5 способствовала значительному и достоверному уменьшению в крови больных уровня С-реактивного протеина и фактора Виллебранда.

J. Verheij et al. (2006) изучали изменения капиллярной утечки у 67 кардиохирургических пациентов, находящихся на искусственной вентиляции легких. В качестве плазмозаменителей были использованы 0,9% раствор NaCl, 6% ГЭК 200/0,5, 5% раствор альбумина и 4% раствор модифицированной желатины. Повреждения сосудов легких оценивали по утечке трансферрина, меченного 67Ga. Потребовалось значительно больше 0,9% раствора NaCl, чем коллоидов, для поддержания эффективного объема циркулирующей крови. Утечка жидкости из сосудов уменьшалась в большей мере при применении ГЭК, чем желатины. В 30 % случаев изменений после ресусцитации не обнаруживали.

В сравнительном изучении действия ГЭК 200/0,5 и ГЭК 130/0,4, которое проведено G. Marx et al. (2006) на модели септического шока у свиней, было выявлено, что ГЭК 130/0,4 эффективнее уменьшал капиллярную утечку, хотя системная оксигенация органов и тканей достоверно не отличалась.

X. Feng et al. (2006) при изучении влияния ГЭК 130/0,4 на утечку жидкости в капиллярах легких, продукцию цитокинов и активацию нуклеарного фактора каппа-В в организме крыс с абдоминальным сепсисом выявили, что ГЭК 130/0,4 уменьшал легочную капиллярную проницаемость и соотношение «жидкость/сухой вес». При этом констатировано снижение продукции провоспалительного IL-6 и нарастание концентрации противовоспалительного IL-10. Также уменьшались активность миелопероксидазы (лизосомального фермента нейтрофилов, способного образовывать гипохлорит-анион, который, будучи сильным окислителем, обладает неспецифическим бактерицидным действием; при многих воспалительных заболеваниях нейтрофильная миелопероксидаза способна, однако, вызвать повреждение ткани), концентрация TNF-a в крови и активность нуклеарного фактора каппа-В. В другом исследовании X. Feng et al. (2007) ГЭК 130/0,4 в условиях полимикробного абдоминального сепсиса в сравнении с 0,9% раствором NaCl способствовал уменьшению концентрации воспалительных медиаторов в ткани кишечника, снижению концентрации TNF-a и макрофагального воспалительного протеина-2 (MIP-2) в крови, нарастанию продукции IL-10 и уменьшению активации нуклеарного фактора каппа-В.

Затем X. Feng et al. (2007) провели сравнительное изучение эффектов ГЭК 200/0,5 и модифицированной желатины у крыс при моделировании полимикробного абдоминального сепсиса. Как ГЭК 200/0,5, так и желатина дозозависимо уменьшали капиллярную утрату внутрисосудистой жидкости, однако ГЭК 200/0,5 проявил заметное противовоспалительное действие, которое не прослеживалось при использовании желатины. ГЭК 200/0,5 достоверно способствовал снижению концентрации в крови TNF-a, провоспалительного IL-1b, MIP-2, снижал количество адгезивных молекул, препятствовал активации миелопероксидазы и нейтрофильной инфильтрации.

В работе J. Boldt et al. (2008), которая была выполнена на 50 кардиохирургических больных старческого возраста (> 80 лет), перенесших вмешательства с применением искусственного кровообращения, периоперационное снижение коллоидно-осмотического давления корригировалось введением 5% раствора альбумина и ГЭК 130/0,4. Изучение воспалительного ответа включало исследование концентрации в крови IL-6 и IL-10. Не выявлено преимуществ 5% раствора альбумина. Констатировано наличие меньшей степени эндотелиальной активации при применении ГЭК 130/0,4.

S.A. Kozek-Langenecker et al. (2008) проводили сравнительное изучение эффектов ресусцитации ГЭК 200/0,5 и ГЭК 130/0,4 у хирургических больных. Результаты исследования показали, что больные, которым вводили ГЭК 130/0,4 имели больший объем циркулирующей крови, меньшие потери по дренажам, реже требовали трансфузии эритроцитарной массы, имели нормальные показатели активированного парциального тромбопластинового времени и меньший уровень фактора Виллебранда в плазме крови.

В исследовании P. Wanga et al. (2009) в модели геморрагического шока на крысах изучались эффекты ресусцитации с помощью раствора Рингера лактата, ГЭК 130/0,4 и реинфузии крови. Выявлено безусловное преимущество влияния ГЭК 130/0,4 и реинфузии крови на состояние капиллярной проницаемости. В указанных случаях уменьшалась продукция TNF-a, IL-6, активность миелопероксидазы и активация нуклеарного фактора каппа-В. Но если при использовании реинфузии эритроцитов прослеживалось четкое нарастание концентрации продуктов свободнорадикального окисления, то в условиях применения ГЭК 130/0,4 концентрация малонового диальдегида и соотношение между окисленным и восстановленным глутатионом существенно и достоверно снижалось.

В источниках научной информации можно найти еще не одно свидетельство о противоспалительных эффектах производных ГЭК и об уменьшении капиллярной проницаемости и СКУ под влиянием их применения. К сожалению, множественные методы лечения, которыми располагают специалисты по интенсивной терапии в настоящее время, не позволяют обеспечить 100% устранения СКУ. Его лечение продолжает представлять серьезную проблему.

Список литературы

1. Беляев А.В. Синдром капиллярной утечки // Мистецтво лікування. — 2005. — № 24. — С. 92-101.

2. Беляев А.Н. Нарушение транскапиллярного обмена при комбинированной травме: пути патогенетической коррекции // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. — 2003. — № 2. — С. 31.

3. Медицина-инфо [электронный ресурс] / http://meditsina-info.ru.

4. Свенсье Э. Очевидность регуляции микромолекулярной проницаемости в посткапиллярных венулах посредством медиации эндотелиальных клеток // Журнал АМН СССР. — 1988. — № 2. — С. 57-62.

5. Mehta D., Malik A.B. Signaling mechanisms regulating endothelial permeability // Physiological Reviews — 2006. — Vol. 86. — P. 279-367.

Известны две формы нарушения водного обмена: обезвоживание организма (дегидратация) и задержка жидкости в организме (избыточное скопление ее в тканях и серозных полостях).

§ 209. Обезвоживание

Обезвоживание организма развивается вследствие либо ограничения приема воды, либо избыточного выделения ее из организма при недостаточной компенсации потерянной жидкости (обезвоживание от недостатка воды). Дегидратация может возникнуть также вследствие избыточной потери и недостаточного восполнения запасов минеральных солей (обезвоживание от недостатка электролитов).

§ 210. Обезвоживание от недостатка поступления воды

У здоровых людей ограничение или полное прекращение поступления воды в организм происходит при чрезвычайных обстоятельствах: у заблудившихся в пустыне, у засыпанных при обвалах и землетрясениях, при кораблекрушениях и т. д. Однако значительно чаще водный дефицит наблюдается при различных патологических состояниях:

при затруднении глотания (сужение пищевода после отравления едкими щелочами, при опухолях, атрезии пищевода и т. д.);
у тяжелобольных и ослабленных лиц (коматозное состояние, тяжелые формы истощения и др.);
у недоношенных и тяжелобольных детей;
при некоторых заболеваниях головного мозга (идиотии, микроцефалии), сопровождающихся отсутствием чувства жажды.

В указанных случаях развивается обезвоживание организма от абсолютного недостатка воды.

В процессе жизни человек непрерывно теряет воду. Обязательные, несократимые расходы воды следующие: минимальное количество мочи, определяемое концентрацией веществ в крови, подлежащих выведению, и концентрационной способностью почек; потери воды через кожу и легкие (лат. perspiratio insensibilis - неощутимое пропотевание); потери с калом. Водный баланс взрослого организма в состоянии абсолютного голодания (без воды) приводится в табл. 22.

Из нее следует, что в состоянии абсолютного голодания возникает суточный дефицит воды в 700 мл. Если этот дефицит не восполняется извне, возникает обезвоживание.

В состоянии водного голодания организм использует воду из водных депо (мышцы, кожа, печень). У взрослого человека массой 70 кг в них содержится до 14 л воды. Продолжительность жизни взрослого человека при абсолютном голодании без воды при нормальных температурных условиях составляет 7-10 дней.

Детский организм значительно тяжелее переносит обезвоживание по сравнению со взрослым. При одинаковых условиях грудные дети на единицу поверхности тела, приходящейся на 1 кг массы, теряют через кожу и легкие в 2-3 раза больше жидкости. Сохранение воды почками у грудных детей выражено чрезвычайно плохо (концентрационная способность почек у них низкая), а функциональные резервы воды у ребенка в 3,5 раза меньше, чем у взрослого. Интенсивность обменных процессов у детей намного выше. Следовательно, и потребность в воде, а также чувствительность к ее недостатку выше по сравнению со взрослым организмом.

§ 211. Избыточные потери воды

Обезвоживание от гипервентиляции. У взрослых суточная потеря воды через кожу и легкие может повышаться до 10-14 л (в нормальных условиях это количество не превышает 1 л). Особенно большое количество жидкости теряется через легкие в детском возрасте при так называемом гипервентиляционном синдроме (глубокое частое дыхание, продолжающееся в течение значительного времени). Такое состояние сопровождается потерей большого количества воды без электролитов, газовым алкалозом. В результате обезвоживания и гиперсалемии (повышение концентрации солей в жидкостных средах организма) у таких детей нарушается функция сердечно-сосудистой системы, повышается температура тела, страдает функция почек. Возникает опасное для жизни состояние.

Обезвоживание от полиурии может возникнуть, например, при несахарном диабете, врожденной форме полиурии, некоторых формах хронического нефрита и пиелонефрита и т. д.

При несахарном диабете суточное количество мочи с низкой относительной плотностью у взрослых может достигать 40 л и более. Если потеря жидкости компенсируется, то водный обмен остается в равновесии, не возникает обезвоживания и расстройства осмотической концентрации жидкостных сред организма. Если потеря жидкости не компенсируется, то в течение нескольких часов наступает тяжелое обезвоживание с коллапсом, лихорадкой и гиперсалемией.

§ 212. Обезвоживание от недостатка электролитов

Электролиты организма, помимо других важных свойств, обладают способностью связывать и удерживать воду. Особенно активны в этом отношении ионы натрия, калия, хлора и др. Поэтому, когда организм теряет и недостаточно восполняет электролиты, развивается обезвоживание. Обезвоживание продолжает развиваться также при свободном приеме воды и не может быть устранено одним только введением воды без восстановления нормального электролитного состава жидкостных сред организма. При данном виде обезвоживания потеря воды организмом происходит в основном за счет внеклеточной жидкости (до 90% от объема потерянной жидкости и только 10% теряется за счет внутриклеточной жидкости), что крайне неблагоприятно сказывается на гемодинамике из-за быстро наступающего сгущения крови.

§ 213. Экспериментальное воспроизведение обезвоживания

"Синдром обезвоживания", характеризующийся потерей воды и электролитов, ацидозом, расстройствами кровообращения, нарушением деятельности центральной нервной системы, почек, желудочно-кишечного тракта и других органов и систем, может быть получен в эксперименте различными путями:

ограничением или лишением организма воды в сочетании с дачей пищи, богатой белками;
лишение организма воды и солей путем перорального введения сернокислого магния (в качестве слабительного) при одновременном повышении температуры окружающей среды;
внутривенным введением гипертонических растворов различных сахаров (осмотический диурез);
многократным откачиванием желудочного сока или дачей рвотных средств (апоморфин и др.);
внутриперитонеальным диализом;
искусственным сужением пилорического отдела желудка или начальной части двенадцатиперстной кишки с постоянным отведением наружу секрета поджелудочной железы и др.

Указанные методы ведут к преимущественной первичной потере организмом либо воды, либо электролитов (вместе с соками желудочно-кишечного тракта) и быстрому развитию обезвоживания с последующим нарушением постоянства внутренней среды и функции различных органов и систем. Особое место при этом принадлежит нарушению деятельности сердечно-сосудистой системы (ангидремическое расстройство кровообращения).

§ 214. Влияние обезвоживания на организм

Сердечно-сосудистая система [показать]
Значительное обезвоживание организма ведет к сгущению крови - ангидремии. Это состояние сопровождается расстройством ряда гемодинамических показателей.
Объем циркулирующей крови и плазмы при обезвоживании уменьшается. Так, при экспериментальном обезвоживании животных - при потере воды, составляющей 10% массы тела, - наблюдается снижение объема циркулирующей крови на 24% при уменьшении количества плазмы на 36%.
Происходит перераспределение крови. Жизненно важные органы (сердце, мозг, печень) за счет значительного снижения кровоснабжения почек и скелетной мускулатуры относительно лучше других снабжаются кровью.
При тяжелых формах обезвоживания систолическое артериальное давление падает до 60-70 мм рт. ст. и ниже. В крайне тяжелых случаях обезвоживания оно вообще может не определяться. Венозное давление также понижается.
Минутный объем сердца в тяжелых случаях обезвоживания снижается до 1/3 и даже 1/4 нормальной величины.
Время кругооборота крови удлиняется по мере снижения величины минутного объема сердца. У грудных детей при тяжелом обезвоживании оно может быть удлинено в 4-5 раз по сравнению с нормой.
Центральная нервная система [показать]
В основе расстройств центральной нервной системы при обезвоживании (судороги, галлюцинации, коматозное состояние и т. д.) лежит нарушение кровообращения нервной ткани. Это приводит к следующим явлениям:
1. недостаточному подвозу питательных веществ (глюкозы) к нервной ткани;
2. недостаточному снабжению нервной ткани кислородом;
3. нарушению ферментативных процессов в нервных клетках.
Величина парциального давления кислорода в венозной крови головного мозга человека достигает критических цифр, приводящих к коматозному состоянию (ниже 19 мм рт. ст.). Расстройству деятельности центральной нервной системы способствует также понижение артериального давления в большом кругу кровообращения, нарушение осмотического равновесия жидкостных сред организма, ацидоз и азотемия, развивающиеся при обезвоживании.
Почки [показать]
Главной причиной снижения выделительной способности почек является недостаточное кровоснабжение почечной паренхимы. Это быстро может привести к азотемии с последующей уремией.
В тяжелых случаях обезвоживания могут наблюдаться и анатомические изменения почек (некротическое обызвествление канальцев с предварительным исчезновением активности фосфатазы эпителия этих канальцев; тромбозы почечных вен, закупорка почечной артерии, симметричные кортикальные некрозы и др.). Возникновение азотемии зависит как от понижения фильтрации, так и от повышения реабсорбции мочевины в канальцах. Непропорционально большая реабсорбция мочевины, видимо, связана с поражением канальцевого эпителия. Нагрузка на почки как на выделительный орган при обезвоживании повышена. Почечная недостаточность является решающим фактором в механизме негазового ацизода (накопление кислых продуктов белкового обмена, кетоновых тел, молочной, пировиноградной, лимонной кислот и др.).
Желудочно-кишечный тракт [показать]
Вследствие торможения ферментативных процессов, а также из-за угнетения перистальтики желудка и кишечника при обезвоживании возникает растяжение желудка, парез кишечной мускулатуры, уменьшение всасывания и прочие расстройства, ведущие к нарушению пищеварения. Ведущим фактором при этом является тяжелое ангидремическое расстройство кровообращения желудочно-кишечного тракта.

§ 215. Задержка воды в организме

Задержка воды в организме (гипергидратация) может наблюдаться при чрезмерном введении воды (водное отравление), либо при ограничении выделения жидкости из организма. При этом развиваются отек и водянка.

§ 216. Водное отравление

Экспериментальное водное отравление можно вызвать у различных животных, нагружая их избыточным количеством воды (превышающим выделительную функцию почек) при одновременном введении антидиуретического гормона (АДГ). Например, у собак при повторном многократном (до 10-12 раз) введении в желудок воды по 50 мл на 1 кг массы с интервалами в 0,5 ч наступает водная интоксикация. При этом возникает рвота, мышечные подергивания, судороги, коматозное состояние и нередко смертельный исход.

От чрезмерной водной нагрузки увеличивается объем циркулирующей крови (так называемая олигоцитемическая гиперволемия, см. § 222), возникает относительное уменьшение содержания белков и электролитов крови, гемоглобина, гемолиз эритроцитов и гематурия. Диурез первоначально увеличивается, затем начинает относительно отставать от количества поступающей воды, а при развитии гемолиза и гематурии происходит истинное уменьшение мочеотделения.

Водное отравление может возникнуть у человека, если поступление воды превосходит способность почек к ее выделению, например, при некоторых почечных заболеваниях (гидронефроз и др.), а также при состояниях, сопровождающихся острым уменьшением или прекращением отделения мочи (у хирургических больных в послеоперационном периоде, у больных в состоянии шока и др.). Описано возникновение водного отравления у больных несахарным мочеизнурением, продолжавших принимать большое количество жидкости на фоне лечения антидиуретическими гормональными препаратами.

§ 217. Отеки

Отеком называется патологическое скопление жидкости в тканях и межтканевых пространствах вследствие нарушения обмена воды между кровью и тканями. Жидкость может задерживаться также внутри клеток. При этом нарушается обмен воды между внеклеточным пространством и клетками. Такие отеки называются внутриклеточными. Патологическое скопление жидкости в серозных полостях организма именуется водянкой. Скопление жидкости в брюшной полости называется асцитом, в плевральной полости - гидротораксом, в околосердечной сумке - гидроперикардиумом.

Скопившаяся в различных полостях и тканях невоспалительная жидкость называется транссудатом. Его физико-химические свойства отличаются от таковых свойств экссудата - воспалительного выпота (см. § 99).

Таблица 23. Содержание воды в организме (в процентах к массе тела)
	Общее содержание воды	Внеклеточная жидкость	Внутриклеточная жидкость
Эмбрион 2 мес	95
Плод 5 мес	87
Новорожденный	80	40-50	30-40
Ребенок 6 мес	70	30-35	35-40
Ребенок 1 года	65	25	40
Ребенок 5 лет	62	22	40
Взрослый	60	20	40

Общее содержание воды в организме зависит от возраста, массы тела, пола. У взрослого оно составляет около 60% массы тела. Почти 3/4 этого объема воды находится внутри клеток, остальная часть - вне клеток. Детский организм содержит относительно большее количество воды, однако с функциональной точки зрения организм ребенка беден водой, так как потери ее через кожу и легкие у него в 2-3 раза больше, чем у взрослого, а потребность в воде у новорожденного составляет 120-160 мл на 1 кг массы, а у взрослого 30-50 мл/кг.

Жидкости организма обладают довольно постоянной концентрацией электролитов. Постоянство электролитного состава поддерживает постоянство объема жидкостей организма и определенное распределение их по секторам. Изменение электролитного состава приводит к перераспределению жидкостей внутри организма (сдвиги воды) либо к усиленному выведению, либо к задержке их в организме. Увеличение общего содержания воды в организме может наблюдаться при сохранении ее нормальной осмотической концентрации. В этом случае имеется изотоническая гипергидратация. В случае уменьшения или увеличения осмотической концентрации жидкости говорят о гипо- или гипертонической гипергидратации. Снижение осмолярности биологических жидкостей организма ниже 300 моcм на 1 л называется гипоосмией, повышение осмолярности выше 330 мосм/л - гиперосмией, или гиперэлектролитемией.

Механизмы возникновения отеков

Обмен жидкости между сосудами и тканями происходит через капиллярную стенку. Эта стенка представляет достаточно сложно устроенную биологическую структуру, которая относительно легко транспортирует воду, электролиты, некоторые органические соединения (мочевину), но задерживает белки, в результате чего концентрация последних в плазме крови и тканевой жидкости не одинакова (соответственно 60-80 и 15-30 г/л). Согласно классической теории Старлинга обмен воды между капиллярами и тканями определяют следующие факторы: 1) гидростатическое давление крови в капиллярах и величина тканевого сопротивления; 2) коллоидно-осмотическое давление плазмы крови и тканевой жидкости; 3) проницаемость капиллярной стенки.

Кровь движется в капиллярах с определенной скоростью и под определенным давлением, в результате чего создаются гидростатические силы, стремящиеся вывести воду из капилляров в окружающие ткани. Эффект гидростатических сил будет тем больше, чем выше кровяное давление, чем меньше сопротивление со стороны тканей, находящихся вблизи капилляров. Известно, что сопротивление мышечной ткани больше, чем подкожной, особенно на лице.

Величина гидростатического давления крови в артериальном конце капилляра составляет в среднем 32 мм рт. ст., а в венозном конце - 12 мм рт. ст. Сопротивление ткани равно приблизительно 6 мм рт. ст. Следовательно, эффективное фильтрационное давление в артериальном конце капилляра составит 32-6 = 26 мм рт. ст., а в венозном конце капилляра-12-6 = 6 мм рт. ст.

Удерживают воду в сосудах белки, создающие определенную величину онкотического давления крови (22 мм рт. ст.). Тканевое онкотическое давление равно в среднем 10 мм рт. ст. Онкотическое давление белков крови и тканевой жидкости имеет противоположное направление действия: белки крови удерживают воду в сосудах, белки тканей - в тканях. Поэтому эффективная сила (эффективное онкотическое давление), которая сохраняет воду в сосудах, составит: 22-10=12 мм рт. ст. Фильтрационное давление (разность между эффективным фильтрационным и эффективным онкотическим давлением) обеспечивает процесс ультрафильтрации жидкости из сосуда в ткань. В артериальном конце капилляра оно составит: 26-12=14 мм рт. ст. В венозном конце капилляра эффективное онкотическое давление превосходит эффективное фильтрационное давление и создается сила, равная 6 мм рт. ст. (6-12 = -6 мм рт. ст.), обусловливающая процесс перехода межтканевой жидкости обратно в кровь. По Старлингу здесь должно существовать равновесие: количество жидкости, покидающей сосуд в артериальной части капилляра, должно быть равно количеству жидкости, переходящей внутрь сосуда в венозном конце капилляра. Однако часть межтканевой жидкости транспортируется в общий кровоток через лимфатическую систему, чего не учитывал Старлинг. Это довольно существенный механизм возврата жидкости в кровяное русло, при повреждении которого могут возникать так называемые лимфатические отеки.

Обмен жидкости между сосудами и тканями показаны на рис. 39.

Влево от точки А (АВ) происходит выход жидкости из капилляра в окружающие ткани, вправо от точки А (Ас) - обратный ток жидкости из тканей в капилляр. Если повышается величина гидростатического давления (Р"а") или понижается онкотическое давление (В"с"), то А перемещается в положение А1 или А2. При этом переход жидкости из тканей в сосуды затрудняется вследствие уменьшения сосудистой поверхности, с которой осуществляется резорбция жидкости из тканей в сосуд. Возникают условия для задержки воды в тканях и развития отека.

Роль гидростатического фактора [показать]
При возрастании гидростатического давления в сосудах (Р"а" на рис. 39) возрастает фильтрационное давление, а также поверхность сосудов (ВА 1 , а не ВА, как в норме), через которую происходит фильтрация жидкости из сосуда в ткань. Поверхность же, через которую осуществляется обратный ток жидкости(A 1 C, а не Ас, как в норме), уменьшается. Наступает задержка жидкости в тканях. Возникает так называемый механический, или застойный, отек. По такому механизму развиваются отеки при тромбофлебитах, отеки ног у беременных. Важную роль этот механизм играет при возникновении сердечных отеков и т. д.
Роль коллоидно-осмотического фактора [показать]
При уменьшении величины онкотического давления крови (прямая В"с" на рис. 39) возникают так называемые онкотические отеки. Механизм их развития связан прежде всего с уменьшением величины эффективного онкотического давления крови, а следовательно, и силы, которая удерживает воду в сосудах и возвращает ее из тканей в общий кровоток. Помимо этого, увеличивается поверхность сосудов, через которую происходит процесс фильтрации жидкости при одновременном уменьшении резорбционной поверхности сосудов (см. рис. 39); при нормальной величине онкотического давления фильтрация жидкости происходит на участке сосуда, определяемом отрезком ВА, резорбция - отрезков Ас; при понижении онкотического давления (В"с") фильтрация осуществляется на участке В"А 2 , а резорбция - на участке А 2 с".
Впервые экспериментальные доказательства такого механизма отеков были получены Старлингом. Оказалось, что изолированная лапа собаки, через сосуды которой пропускали изотонический раствор поваренной соли, становилась отечной; отек исчезал после пропускания через сосуды лапы сыворотки крови. Коллоидно-осмотический механизм играет важную роль в происхождении почечных (особенно при нефрозе), печеночных и так называемых кахектических (кахексия - резкое общее истощение организма, развивающееся при неполноценном питании, некоторых хронических заболеваниях - туберкулезе, злокачественных опухолях, болезнях желез внутренней секреции, желудочно-кишечного тракта и др.) отеков.
Роль проницаемости капиллярной стенки [показать]
Увеличение проницаемости сосудистой стенки может способствовать возникновению и развитию отеков. Однако это нарушение может вести к усилению процессов как фильтрации в артериальном конце капилляра, так и резорбции в венозном конце. При этом равновесие между фильтрацией и резорбцией воды может и не нарушаться. Поэтому здесь важное значение имеет повышение проницаемости капилляров для белков плазмы крови, вследствие чего падает эффективное онкотическое давление преимущественно за счет увеличения онкотического давления тканевой жидкости. Отчетливое повышение проницаемости капилляров для белков плазмы крови отмечается, например, при остром воспалении. Содержание белков в ткани при этом резко нарастает в первые 15-20 мин после действия патогенного фактора, стабилизируется в течение последующих 20 мин, а с 35-40-й минуты начинается второй подъем увеличения концентрации белков в ткани, связанный, по-видимому, с нарушением лимфотока и затруднением отвода белков из очага воспаления.
Нарушение проницаемости сосудистых стенок связано с накоплением медиаторов повреждения (см. § 124) и с расстройством нервной регуляции тонуса сосудов.
Проницаемость сосудистой стенки может повышаться при действии различных химических веществ (хлор, фосген, дифосген, люизит и др.), бактериальных токсинов (дифтерийный, сибиреязвенный и др.), а также ядов различных насекомых и пресмыкающихся (пчелы, змеи и т. д.). Под влиянием воздействия этих агентов, помимо повышения проницаемости сосудистой стенки, происходит нарушение тканевого обмена и образование продуктов, усиливающих набухание коллоидов и повышающих осмотическую концентрацию тканевой жидкости. Возникающие при этом отеки называются токсическими. В механизме развития отеков, помимо указанных, принимают участие и другие факторы.
Роль лимфообращения [показать]
Нарушение транспорта жидкости и белков по лимфатической системе из интерстициальной ткани в общий кровоток создает благоприятные условия для развития отеков. Так, например, при повышении давления в системе верхней полой вены (сужение устья полых вен, стеноз трикуспидального клапана сердца) возникает мощный прессорный рефлекс на лимфатические сосуды организма, вследствие чего затрудняется отток лимфы из тканей. Это способствует развитию отека при сердечной недостаточности.
При значительном понижении концентрации белков в крови (ниже 35 г/л), например при нефротическом синдроме, лимфоток существенно увеличивается и ускоряется. Однако, несмотря на это, вследствие чрезвычайно интенсивной фильтрации жидкости из сосудов (см. роль коллоидно-осмотического фактора в механизме развития отеков) она не успевает транспортироваться по лимфатической системе в общий кровоток в связи с перегрузкой транспортных возможностей лимфатических путей. Возникает так называемая динамическая лимфатическая недостаточность, способствующая возникновению нефротических отеков.
Роль активной задержки электролитов и воды
Важным фактором в развитии некоторых видов отеков (сердечные, нефротические, печеночные и др.) является активная задержка электролитов и воды в организме. Изменение осмотической концентрации жидкостей организма и их объема связано с нарушениями регулирующей функции нервных механизмов, гормональных факторов и выделительной функции почек (рис. 40). В сооответствии с солевым балансом задерживается или выводится эквивалентное количество воды. Это обусловлено тесной взаимосвязью осмо- и объеморегуляции: реабсорбция солей определяется объемом жидкостей организма, а реабсорбция воды - концентрацией солей в этих жидкостях (схема 12).
В патологии уменьшение минутного и общего объема крови, снижение артериального давления, отрицательный баланс натрия, повышение адренокортикотропной функции гипофиза, травма, эмоциональные реакции и другие факторы ведут к повышению секреции альдостерона. Особо важная роль в этом отношении принадлежит ренинангиотензинной системе (схема 13). При сердечной недостаточности, циррозе печени, нефротическом синдроме обнаруживается значительное повышение концентрации альдостерона в крови (вторичный альдостеронизм см. § 328). Имеются убедительные данные о том, что и секреция АДГ при этих состояниях возрастает. Установлено, что стойкий гиперальдостеронизм при сердечной недостаточности и циррозе печени является результатом не только повышенной секреции, но и пониженной инактивации альдостерона печенью. Во всех указанных случаях наблюдается нарастание объема внеклеточной жидкости, которое, казалось, должно было бы затормозить увеличение продукции альдостерона и АДГ, однако этого не происходит. При таких обстоятельствах избыток альдостерона и АДГ уже не играет защитной роли и механизмы, сохраняющие гомеостазис у здорового человека, в этих условиях "ошибаются", в результате чего скопление жидкости и соли увеличивается. В этом плане отечные состояния могут рассматриваться как "болезни гомеостаза" или "болезни адаптации", возникающие, по Селье, в результате чрезмерной продукции кортикостероидных гормонов.

Сердечные отеки. В формировании сердечных отеков важная роль принадлежит активной задержке в организме солей и воды. Считают, что начальным звеном в развитии этой задержки является уменьшение минутного объема сердца (см. схему 13).

Развивающиеся при сердечной недостаточности повышение венозного давления и застой крови способствуют развитию отека. Повышение давления в верхней полой вене вызывает спазм лимфатических сосудов, приводя к лимфатической недостаточности, что еще больше усугубляет отек. Нарастающее расстройство общего кровообращения может сопровождаться расстройством деятельности печени и почек. При этом возникает снижение синтеза белков в печени и усиление выведения их через почки с последующим снижением онкотического давления крови. Наряду с этим при сердечной недостаточности повышается проницаемость капиллярных стенок, и белки крови переходят в межтканевую жидкость, повышая ее онкотическое давление. Все это способствует скоплению и задержке воды в тканях при сердечной недостаточности. Нервно-гуморальное звено в сложном механизме развития сердечного отека показано на схеме 13.

Почечные отеки. При поражении почек могут возникать нефротические и нефритические отеки.

В возникновении нефротических отеков принимает участие ряд факторов. Некоторые из них представлены на схеме 14.

Уменьшение количества белков плазмы крови (гипопротеинемия) обусловлено большой потерей белков (главным образом альбумина) с мочой. Альбуминурия связана с повышением проницаемости почечных клубочков и нарушением обратного всасывания белков почечными канальцами. При тяжелых нефрозах потеря белка организмом может достигать 60 г за сутки, а концентрация его в крови может падать до 20-30 г/л и ниже. Отсюда становится понятным значение онкотического фактора в механизме развития нефротических отеков. Усиленная транссудация жидкости из кровеносных сосудов в ткани и развитие динамической лимфатической недостаточности (см. выше) способствуют развитию гиповолемии (уменьшение объема крови) с последующей мобилизацией альдостеронового механизма задержки натрия и антидиуретического механизма задержки воды в организме (схема 14).

Нефритические отеки. В крови больных нефритом отмечается повышенная концентрация альдостерона и АДГ. Считают, что гиперсекреция альдостерона обусловлена нарушением внутрипочечной гемодинамики с последующим включением ренин-ангиотензинной системы. Образующийся под воздействием ренина через ряд промежуточных продуктов ангиотензин-2 непосредственно активирует секрецию альдостерона. Таким образом мобилизуется альдостероновый механизм задержки натрия в организме. Гипернатриемия (усугубляющаяся также снижением фильтрационной способности почек при нефритах) через осморецепторы активирует секрецию АДГ, под воздействием которого повышается гиалуронидазная активность не только эпителия почечных канальцев и собирательных трубочек почек, но и обширной части капиллярной системы организма (генерализованный капиллярит). Отмечается снижение выведения воды через почки и системное повышение проницаемости капилляров, в частности, для белков плазмы крови. Поэтому отличительной чертой нефритических отеков является высокое содержание белка в межтканевой жидкости и повышенная гидрофильность тканей.

Гидратации тканей способствует также увеличение в них осмотически активных веществ (в основном солей) за счет уменьшения выведения их из организма.

Асцит и отек при циррозе печени. При циррозе печени наряду с местным скоплением жидкости в брюшной полости (асцит) увеличивается общий объем внеклеточной жидкости (печеночные отеки). Первичным моментом возникновения асцита при циррозе печени является затруднение внутрипеченочного кровообращения с последующим повышением гидростатического давления в системе воротной вены. Постепенно скапливающаяся внутри брюшной полости жидкость повышает внутрибрюшное давление до такой степени, что оно противодействует развитию асцита. Онкотическое давление крови при этом не понижается до тех пор, пока не нарушается функция печени синтезировать белки крови. Однако, когда это произойдет, асцит и отек развиваются значительно быстрее. Содержание белков в асцитической жидкости обычно очень низкое. С повышением гидростатического давления в области воротной вены резко усиливается лимфоток в печени. При развитии асцита транссудация жидкости превосходит транспортную емкость лимфатических путей (динамическая лимфатическая недостаточность).

Важная роль в механизме развития общего скопления жидкости при циррозе печени отводится активной задержке натрия в организме. Отмечено, что концентрация натрия в слюне и поте при асците низкая, концентрация калия же высокая. В моче содержится большое количество альдостерона. Все это указывает либо на повышение секреции альдостерона, либо на недостаточную инактивацию его в печени с последующей задержкой натрия. Имеющиеся экспериментальные и клинические наблюдения позволяют допустить возможность наличия обоих механизмов.

При нарушении способности печени синтезировать альбумины понижается онкотическое давление крови вследствие развивающейся гипоальбуминемии, и к перечисленным выше факторам, участвующим в механизме развития отека, присоединяется еще онкотический.

Значение отека для организма. Как видно из изложенного, в образовании различных видов отеков (сердечных, почечных, печеночных, кахектических, токсических и т. д.) участвуют многие общие механизмы: повышение гидростатического давления в сосудах, повышение проницаемости сосудистой стенки для белков плазмы крови, повышение коллоидно-осмотического давления в тканях, недостаточность лимфообращения и возврата жидкости из тканей в кровь, понижение тканевого сопротивления, уменьшение онкотического давления крови, включение механизмов, активно задерживающих натрий и воду в организме и т. д. Эти типичные механизмы формируют отеки у разнообразных высокоорганизованных представителей животного мира в том числе и у человека.

Это обстоятельство, как и большая частота развития отеков при различных повреждениях организма (отек - один из важнейших показателей повреждения) позволяет относить его к типичным патологическим процессам. Как и любой патологический процесс, отеки обладают как повреждающими свойствами, так и элементами защиты.

Развитие отека приводит к механическому сдавлению тканей и нарушению в них кровообращения. Избыток межтканевой жидкости затрудняет обмен веществ между кровью и клетками. Вследствие нарушения трофики отечные ткани легче инфицируются, иногда отмечается развитие в них соединительной ткани. Если отечная жидкость гиперосмотична (например, у больных с сердечными отеками, которые нарушают солевой режим), наступает обезвоживание клеток с мучительным чувством жажды, повышением температуры, двигательным беспокойством и т. д. Если же отечная жидкость гипоосмотична, развивается отек клеток с клиническими признаками водного отравления. Нарушение электролитного баланса при отеках может вести к нарушению кислотно-щелочного равновесия жидких сред организма. Опасность отека в значительной мере определяется его локализацией. Скопление жидкости в полостях головного мозга, сердечной сумке, в плевральной полости нарушает функцию важных органов и нередко угрожает жизни.

Из защитно-приспособительных свойств следует указать на следующие: переход жидкости из сосудов в ткани и задержка ее там способствуют освобождению крови от растворенных в ней (иногда токсических) веществ, а также сохранению постоянства осмотического давления жидкостных сред организма. Отечная жидкость способствует уменьшению концентрации различных химических и токсических веществ, способных вызывать развитие отеков, снижая их патогенное действие. При воспалительных, аллергических, токсических и некоторых других видах отеков вследствие затруднения оттока крови и лимфы из очага повреждения (отечная жидкость сдавливает кровеносные и лимфатические сосуды) происходит уменьшение всасывания и распространения по организму различных токсических веществ (бактерии, токсины, аллергены и т. д.).

Подробности

ЗАКОН ФРАНКА- СТАРЛИНГА («закон сердца»):

Чем больше мышца сердца растянута поступающей кровью, тем больше сила сокращения и тем больше крови поступает в артериальную систему.

Закон Франка-Старлинга обеспечивает:

приспособление работы желудочков сердца к увеличению нагрузки объемом;
«уравнивание» производительности левого и правого желудочков сердца (в единицу времени в большой и малый круги кровообращения поступает одинаковое количество крови)

Влияние величины сердечного выброса на АД, приток и отток крови от сердца.

От величины сердечного выброса зависят два условия выполнения адекватной текущим задачам нутритивной функции системы кровообращения: обеспечение оптимального количества циркулирующей крови и поддержание (совместно с сосудами) определенного уровня среднего артериального давления (70-90 мм рт. ст.), необходимого для удержания физиологических констант в капиллярах (25-30 мм рт. ст.). При этом обязательным условием нормальной работы сердца является равенство притока крови по венам и ее выброса в артерии. Решение этой задачи обеспечивается, в основном, механизмами, обусловленными свойствами самой сердечной мышцы. Проявление этих механизмов называют миогенной ауторегуляцией насосной функции сердца. Существуют два способа ее реализации: гетерометрическая - осуществляется в ответ на изменения исходной длины волокон миокарда, гомеометрическая - происходит при их сокращениях в изометрическом режиме.

Миогенные механизмы регуляции деятельности сердца. Закон Франка-Старлинга.

Изучение зависимости силы сокращений сердца от растяжения его камер показало, что сила каждого сердечного сокращения зависит от величины венозного притока и определяется конечной диастолической длиной волокон миокарда. Эта зависимость получила название гетерометрическая регуляция сердца и известна как закон Франка-Старлинга : «Сила сокращения желудочков сердца, измеренная любым способом, является функцией длины мышечных волокон перед сокращением», т. е. чем больше наполнение камер сердца кровью, тем больше сердечный выброс. Установлена ультраструктурная основа этого закона, заключающаяся в том, что количество актомиозиновых мостиков является максимальным при растяжении каждого саркомера до 2,2 мкм.

Увеличение силы сокращения при растяжении волокон миокарда не сопровождается увеличением длительности сокращения, поэтому указанный эффект одновременно означает увеличение скорости нарастания давления в камерах сердца во время систолы.
Инотропные влияния на сердце, обусловленные эффектом Франка- Старлинга , играют ведущую роль в увеличении сердечной деятельности при усиленной мышечной работе, когда сокращающиеся скелетные мышцы вызывают периодическое сжатие вен конечностей, что приводит к увеличению венозного притока за счет мобилизации резерва депонированной в них крови.

Отрицательные инотропные влияния по указанному механизму играют существенную роль в изменениях кровообращения при переходе в вертикальное положение (ортостатическая проба). Эти механизмы имеют большое значение для согласования изменений сердечного выброса и притока крови по венам малого круга, что предотвращает опасность развития отека легких.

Гомеометрическая регуляция работы сердца.

Термином «гомеометрическая регуляция » обозначают миогенные механизмы, для реализации которых не имеет значения степень конечно-диастолического растяжения волокон миокарда. Среди них наиболее важным является зависимость силы сокращения сердца от давления в аорте (эффект Анрепа) и хроно-инотропная зависимость. Этот эффект состоит в том, что при увеличении давления «на выходе» из сердца сила и скорость сердечных сокращений возрастают, что позволяет сердцу преодолевать возросшее сопротивление в аорте и поддерживать оптимальным сердечный выброс.

Отеки представляют собой нарушение равновесия в обмене воды между кровью, тканевой жидкостью и лимфой. Причины возникновения и развития отеков можно разбить на две группы : отеки, вызванные изменением факторов, определяющих местный баланс воды и электролитов и вторая группа - отеки, обусловленные регуляторными и почечными механизмами, приводящими к задержке натрия и воды в организме.

Скопление внеклеточной жидкости в полостях тела получило название водянки . Различают следующие виды водянок: водянка брюшной полости – асцит; водянка плевральной полости – гидроторакс; водянка полости перикарда – гидроперикард; водянка желудочков мозга – гидроцефалия; водянка оболочек яичка – гидроцеле.

В развитии отеков принимают участие шесть основных патогенетических факторов.

1. Гидродинамический. На уровне капилляров обмен жидкости между сосудистым руслом и тканями осуществляется следующим образом. В артериальной части капилляров давление жидкости внутри сосуда превышает ее давление в тканях, и поэтому здесь жидкость идет из сосудистого русла в ткань. В венозной части капилляров имеются обратные соотношения: в ткани давление жидкости выше и жидкость идет из ткани в сосуды. В норме в этих перемещениях устанавливается равновесие, которое в условиях патологии может нарушаться. Если повысится давление в артериальной части капилляров, то жидкость начнет интенсивнее переходить из сосудистого русла в ткани, а если такое повышение давления будет происходить в венозной части капиллярного русла, то это будет препятствовать переходу жидкости из ткани в сосуды. Повышение давления в артериальной части капилляров встречается крайне редко и может быть связано с общим увеличением объема циркулирующей крови. Повышение же давления в венозной части бывает в условиях патологии достаточно часто, например, при венозной гиперемии, при общем венозном застое, связанном с сердечной недостаточностью. В этих случаях жидкость задерживается в тканях и развивается отек, в основе которого лежит гидродинамический механизм.

2. Мембранный . Этот фактор связан с повышением проницаемости сосудисто-тканевых мембран, поскольку в данном случае облегчается циркуляция жидкости между кровеносным руслом и тканями. Повышение проницаемости мембран может наступать под влиянием биологически активных веществ (например, гистамина), при накоплении в тканях недоокисленных продуктов обмена веществ, при действии токсических факторов (ионов хлора, азотнокислого серебра и др.). Частой причиной развития отеков, в основе которых лежит мембранный фактор, являются микробы, выделяющие фермент гиалуронидазу, который, воздействуя на гиалуроновую кислоту, ведет к деполимеризации мукополисахаридов клеточных мембран и вызывает повышение их проницаемости.

3. Осмотический . Накопление в межклеточных пространствах и полостях тела электролитов ведет к повышению в этих областях осмотического давления, что вызывает приток воды.

4. Онкотический. При некоторых патологических состояниях онкотическое давление в тканях может становиться большим, нежели в сосудистом русле. В таком случае жидкость будет стремиться из сосудистой системы в ткани, и разовьется отек. Это происходит либо в случае повышения концентрации крупномолекулярных продуктов в тканях, либо в случае снижения содержания белка в плазме крови.

5. Лимфатический . Этот фактор играет роль в развитии отека в тех случаях, когда в органе наступает застой лимфы. При повышении давления в лимфатической системе вода из нее идет в ткани, что и приводит к отеку.

6. В числе факторов, способствующих развитию отека, выделяют также снижение тканевого механического давления , когда уменьшается механическое сопротивление току жидкости из сосудов в ткани, как, например, при обеднении тканей коллагеном, повышении их рыхлости при усилении активности гиалуронидазы, что наблюдается, в частности, при воспалительных и токсических отеках.

Таковы основные патогенетические механизмы развития отеков. Однако «в чистом виде» монопатогенетические отеки встречаются очень редко, обычно рассмотренные выше факторы комбинируются. нка желудочков мозга – гидроцефалия.

Транскапиллярный обмен (ТКО) – это процессы движения веществ (воды

и растворенных в ней солей, газов, аминокислот, глюкозы шлаков и др.) через

стенку капилляра из крови в интерстициальную жидкость и из интерстициаль-

ной жидкости в кровь, это связывающее звено перемещения веществ между

кровью и клетками.

Механизм транскапиллярного обмена включает процессы фильтрации,

реабсорбции и диффузии.

Принципиальные закономерности фильтрации и реабсорбции жидкостей

при ТКО отражает формула Старлинга:

ТКО = К [(ГДК – ГДИ) – (КОДК – КОДИ)]

ТКО = К (∆ГД- ∆КОД).

В формулах:

К – константа проницаемости стенки капилляров;

ГДК – гидростатическое давление в капиллярах;

ГДИ – гидростатическое давление в интерстиции;

КОДК – коллоидно-осмолярное давление в капиллярах;

КОДИ - коллоидно-осмолярное давление в интерстции;

∆ГД – разница гидростатического внутрикапиллярного и интестициально-

го давлений;

∆КОД – разница коллоидно-осмолярного внутрикапилярного и интерсти-

циального давлений.

В артериальной и венозной частях капиллярного русла эти факторы ТКО имеют различное значение.

Величина константы проницаемости (К) определяется функциональным состоянием организма, его обеспеченностью витаминами, действием гормонов, вазоактивных веществ, факторов интоксикации и пр.

При движении крови через капилляры в артериальной части капиллярного русла преобладают силы гидростатического внутрикапиллярного давления, что вызывает фильтрацию жидкости из капилляров в интерстиций и к клеткам; в венозной части капиллярного русла преобладают силы внутрикапиллярного КОД, что вызывает реабсорбцию жидкости из интерстиция и от клеток в капилляры. Силы фильтрации и реабсорбции и, соответственно, объемы фильтрации и реабсорбции равны. Так, рассчеты по формуле Стерлинга показывают, что в артериальной части капиллярного русла силы фильтрации равны:

ТКО = К [(30-8)- (25-10)] = +К 7 (мм рт.ст.);

в венозной части капиллярного русла силы реабсорбции равны:

ТКО = К[(15-8) - (25-11)] = -К 7 (мм рт.ст.).

Приведены лишь принципиальные сведения о ТКО. В действительности имеется небольшое преобладание фильтрации над реабсорбцией. Однако отека тканей не возникает, так как в транскапиллярном обмене жидкостей участвует и отток жидкостей по лимфатическим капиллярам (рис. 3). При неполноценности дренирующей функции лимфатических сосудов отек тканей возникает даже при небольшом нарушении сил ТКО. В транскапиллярном обмене участвуют и процессы диффузии электролитов и неэлектролитов через стенки капилляров, то есть процессы их проникновения через капиллярную стенку в силу различия градиентов концентрации и их различной способности к проникновению (см. ниже). В более полном виде закономерности ТКО обмена могут быть представлены в виде следующей формулы.

ТКО = К (∆ГД - Д Ч ∆КОД) - Лимфоток,

где символом Д обозначены процессы диффузии и отражения макромолекул от стенки капилляра.

Изменения проницаемости капилляров, гидростатических и коллоидно-осмотических давлений вызывают соответствующие изменения и ТКО. В механизмах ТКО особенно важную роль, как уже ранее указывалось, играют белки плазмы - альбумины, глобулины, фибриноген и др., создающий КОД. Величина КОД плазмы (25 мм рт. ст.) на 80-85% обеспечивается альбуминами, на 16-18% глобулинами и примерно на 2% белками свертывающей системы крови. Альбумины обладают наибольшей водоудерживающей функцией: 1 г альбумина удерживает 18-20 мл воды, 1 г глобулинов - только 7мл. Все белки плазмы в целом удерживают примерно 93% внутрисосудистой жидкости. Критический уровень содержания белка в плазме зависит от профиля протеинограммы и ориентировочно равен 40-50 г/л. Снижение ниже этого уровня (особенно в случаях преобладающего снижения альбуминов) вызывает гипопротеинемические отеки, ведет к уменьшению ОЦК, исключает возможность эффективного репаративного восстановления объема крови после кровопотери.

Учет закономерностей Старлинга в практической работе во многих случаях является основой построения терапии, адекватной патологическому состоянию. Закономерности Старлинга патогенетически объясняют важнейшие проявления всех заболеваний, связанных с нарушениями водно-солевого обмена и гемодинамики, обеспечивают правильный выбор необходимой терапии.

В частности, они раскрывают механизм отека легких при гипертоническом кризе и при сердечной недостаточности, механизм репаративного притока интерстициальной жидкости в сосудистое русло при кровопотере, причину развития отечно-асцитического синдрома при тяжелых гипопротеинемиях. Эти же закономерности обосновывают патогенетическую адекватность применения для лечения отека легких нитритов, ганглиоблокаторов, кровопусканий, наложения жгутов на конечности, морфина, ИВЛ с положительным давлением в конце вдоха, фторотанового наркоза и пр., объясняют категорическую недопустимость применения в лечении отека легких инфузий осмодиуретиков (маннитола и др.), обосновывают необходимость коллоидно-кристаллоидных препаратов при лечении шока и кровопотери, их объемы и схемы применения.

Как уже было указано выше, кроме процессов фильтрации и реабсорбции в механизмах ТКО большое значение имеют процессы диффузии. Диффузия – это перемещение растворенных веществ через разделяющую проницаемую мембрану или в самом растворе из зоны с высокой концентрацией вещества в зону с низкой концентрацией. При ТКО диффузия постоянно поддерживается разностью концентраций веществ по обе стороны проницаемой капиллярной мембраны. Эта разность непрерывно возникает в ходе обмена веществ и движения жидкостей. Интенсивность диффузии зависит от константы проницаемости капиллярной мембраны и от свойств диффундирующего вещества. Диффузия веществ из интерстиция в клетки и из клеток в интерстиций определяет обмен веществ между клетками.

Согласно классической теории Э. Старлинга (1896), нарушение обмена воды между капиллярами и тканями определяется следующими факторами: 1) гидростатическим давлением крови в капиллярах и давлением межтканевой жидкости; 2) коллоидноосмотическим давлением плазмы крови и тканевой жидкости; 3) проницаемостью капиллярной стенки.

Кровь движется в капиллярах с определенной скоростью и под определенным давлением (рис. 12-45), в результате чего создаются гидростатические силы, стремящиеся вывести воду из капилляров в интерстициальное пространство. Эффект гидростатических сил будет тем больше, чем выше кровяное давление и чем меньше величина давления тканевой жидкости. Гидростатическое давление крови в артериальном конце капилляра кожи человека составляет 30-32 мм рт.ст., а в венозном конце - 8-10 мм рт.ст.

Установлено, что давление тканевой жидкости является величиной отрицательной. Она на 6-7 мм рт.ст. ниже величины атмосферного давления и, следовательно, обладая присасывающим эффектом действия, способствует переходу воды из сосудов в межтканевое пространство.

Таким образом, в артериальном конце капилляров создается эффективное гидростатическое давление (ЭГД) - разность между гидростатическим давлением крови и гидростатическим давлением межклеточной жидкости, равное ~ 36 мм рт.ст. (30 - (-6)). В венозном конце капилляра величина ЭГД соответствует 14 мм рт.ст.

Удерживают воду в сосудах белки, концентрация которых в плазме крови (60-80 г/л) создает коллоидно-осмотическое давление, равное 25-28 мм рт.ст. Определенное количество белков содержится в межтканевых жидкостях. Коллоидно-осмотическое

Обмен жидкости между различными частями капилляра и тканью (по Э. Старлингу): pa - нормальный перепад гидростатического давления между артериальным (30 мм рт.ст.) и венозным (8 мм рт.ст.) концом капилляра; bc - нормальная величина онкотического давления крови (28 мм рт.ст.). Влево от точки A (участок Ab) происходит выход жидкости из капилляра в окружающие ткани, вправо от точки А (участок Ac) происходит ток жидкости из ткани в капилляр (А1 - точка равновесия). При повышении гидростатического давления (p"a") или снижении онкотического давления (b"c") точка A смещается в положение А1 и А2. В этих случаях переход жидкости из ткани в капилляр затрудняется и возникает отек

давление интерстициальной жидкости для большинства тканей составляет ~ 5 мм рт.ст. Белки плазмы крови удерживают воду в сосудах, белки тканевой жидкости - в тканях. Эффективная онкотическая всасывающая сила (ЭОВС) - разность между величиной коллоидно-осмотического давления крови и межтканевой жидкости. Она составляет ~ 23 мм рт. ст. (28-5). Если эта сила превышает величину эффективного гидростатического давления, то жидкость будет перемещаться из интерстициального пространства в сосуды. Если ЭОВС меньше ЭГД, обеспечивается процесс ультрафильтрации жидкости из сосуда в ткань. При выравнивании величин ЭОВС и ЭГД возникает точка равновесия А (см. рис. 12-45).

В артериальном конце капилляров (ЭГД = 36 мм рт.ст., а ЭОВС = 23 мм рт.ст.) сила фильтрации преобладает над эффективной онкотической всасывающей силой на 13 мм рт.ст. (36-23). В точке равновесия А эти силы выравниваются и составляют 23 мм рт.ст. В венозном конце капилляра ЭОВС превосходит эффективное гидростатическое давление на 9 мм рт.ст. (14 - 23 = -9), что определяет переход жидкости из межклеточного пространства в сосуд.

По Э. Старлингу, имеет место равновесие: количество жидкости, покидающей сосуд в артериальной части капилляра, должно быть равно количеству жидкости, возвращающейся в сосуд в венозном конце капилляра. Как показывают расчеты, такого равновесия не происходит: сила фильтрации в артериальном конце капилляра равна 13 мм рт.ст., а всасывающая сила в венозном конце капилляра -9 мм рт.ст. Это должно приводить к тому, что в каждую единицу времени через артериальную часть капилляра в окружающие ткани жидкости выходит больше, чем возвращается обратно. Так оно и происходит - за сутки из кровяного русла в межклеточное пространство переходит около 20 л жидкости, а обратно через сосудистую стенку возвращается только 17 л. Три литра транспортируется в общий кровоток через лимфатическую систему. Это довольно существенный механизм возврата жидкости в кровяное русло, при повреждении которого могут возникать так называемые лимфатические отеки.