ЛЕКЦИЯ 5.
РАССТРОЙСТВА ТЕПЛОВОГО ОБМЕНА. ЛИХОРАДКА
Механизмы терморегуляции (центральные и периферические); стадии гипо- и гипертермии; пирогены; стадии лихорадки, типы температурных кривых; механизмы начала; особенности теплопродукции-теплоотдаци на разных стадиях; изменения функций органов при лихорадке; гипертермические реакции – отличие от лихорадки; значение стресса в реакциях расстройства теплового обмена.
МЕХАНИЗМЫТЕРМОРЕГУЛЯЦИИ: в мезозой возникли примитивные первоптицы и млекопитающие (гомойотермные – теплокровные) на фоне пойкилотермных (холоднокровных – рыбы, амфибии, рептилии). Периоды зимней спячки – анабиоза: у млекопитающих сохранились механизмы снижения температуры.
Изотермия – только для внутренних органов (кожа – в норме 24 (ноги) - 36,6 (подмышки) оС). Циркадность ритмов – 0,5-0,7оС (макс – 16-18 ч, мин – 3-4 ч ночи) для человека (у ночных животных – др.).
Химическая терморегуляция (теплопродукция): экзотермические химические реакции: гидролиз АТФ дает 40% теплопродукции (работа мышц в основном и обмен в печени), много дает и гликолиз. Физическая терморегуляция (теплоотдача): теплопроведение, теплоизлучение, испарение – кожа, слизистые, легкие, сердечно-сосудистая и выделительная системы. Испарение: 1 г. пота – 0,6 кКал. В норме теплопотери: излучение – 40-45%; конвекция – 30%, испарение – 20%, согревание пищи, воздуха, мочи – до 5%.
Рисунок 1 Механизмы терморегуляции
Тепловые и холодовые рецепторы
(кожа, внутренние органы, ретикулярная
формация, спинной мозг, гипоталамус)
¯ ¯
Центр теплопродукции (ПГЕ2-медиатор) Центр теплоотдачи
(задний гипоталамус) (передний гипоталамус)
¯ ¯
Формирование установочной точки терморегуляции
¯ ¯
Теплопродукция Теплоотдача
¯ ¯ ¯ ¯
МышцыПечень Излучение Конвекция Испарение Согрев.жидк.тела
Физические прием и отдача тепла в окружающая среду
Нервные механизмы: рецепторы (тепловые и холодовые) кожи и внутренних органов; центры вегетативной регуляции гипоталамуса: преоптическая область; химическая терморегуляция осуществляется ядрами заднего гипоталамуса (центр теплопродукции), физическая теплоотдача – ядрами переднего гипоталамуса (центр теплоотдачи); эфферентные симпатические и парасимпатические нервы для внутренних органов и сосудов; двигательные соматические нервы. Свои терморецепторы имеют: гипоталамус, ретикулярная формация, спинной мозг (основной медиатор – ПГЕ2).
ГИПЕРТЕРМИЯ: типовая форма расстройства теплового обмена при воздействии высокой температуры среды или нарушении теплопродукции, характеризующаяся нарушением механизмов теплорегуляции и повышением температуры тела (у теплокровных организмов).
Главное при гипертермии - снижение теплоотдачи (но и нарушения обмена/утилизации энергии-тепла – катехоламины, яды митохондриальные, йод-содержащие тиреоидные гормоны).
Способствует: мышечная активность, отсутствие движения воздуха, плотная одежда, неадаптированность к климату, ранний возраст и старость, болезни – эндокринопатии, ожирение, гипертония.
Стадии: Компенсированная – развитие стресс -реакции - активация симпато-адреналовой и гипоталамо-надпочечниковой систем - усиление теплоотдачи (пот – гипогидратация и повышение вязкости крови, выделение солей; учащение ЧД, ЧСС, повышение ударного ОК и МОК, повышение систАД при снижении диастАД); увеличение утилизации кислорода и увеличение выделения СО2 – гипокапния с газовым алкалозом как результат гипервентиляции с последующим метаболическим ацидозом (циркуляторная и тканевая гипоксия); снижение теплопродукции (снижение обмена, мышечный покой).
Тепловой неврастенический синдром (снижение работоспособности, слабость, апатия, сонливость, гиподинамия, нарушения сна, головная боль, раздражительность).
Декомпенсации – повышение температуры, непосредственное повреждение температурой тканей и центров регуляции – гипоксия, токсемия, ацидоз, дисбаланс ионов; функциональная недостаточность органов и систем. Гипертермический кардиоваскулярный синдром – тахикардия, снижение ударного выброса сердца, повышенное АДпульсовое, расстройства микроциркуляции, сладж-синдром, ДВС-синдром, фибринолиз.
Ацидоз – ведет к гипервентиляции и потере СО2, что наряду со снижением диссоциации НвО2 ведет к гипоксии – это активирует гликолиз и усугубляет ацидоз и тканевую гипоксию; повышается потребление кислорода при неэффективном его использовании.
Срывадаптации - брадикардия, урежение дыхания, спазм сосудов кожи, мышечная дрожь (извращение реакций терморегуляции!), резко увеличивается потребление кислорода, интенсивный распад белка (азот с мочой); гипогидратация – потеря воды, одно- и дву- валентных ионов, водорастворимых витаминов, повышается вязкость крови; признаки истощения стресс-реакции – надпочечниковая и тиреоидная недостаточность – гиподинамия, мышечная слабость в т.ч. миокарда, гипотензия; в крови нарастают токсичные «молекулы средней массы» (500-5000 кДа); появляются белки теплового шока (БТШ); физико-химические изменения липидных мембран – активация АФК и ПОЛ с подавлением системы антиоксидантов (АО), повышение текучести мембран и снижение их функции.
Кома – потеря сознания, периодическое дыхание, замедление сердечной деятельности, потеря рефлексов, клонические и тетанические судороги, нистагм, расширение зрачков; отек мозга, дистрофия миокарда, печени, почек, петехиальные кровоизлияния в органах.
Исходы: при продолжении действия гипертермии - фибрилляция желудочков сердца, асистолия сердца, паралич дыхательного центра.
ТеПловой удар: острая гипертермия - с быстрым повышением to выше 40оС – снижение потоотделения, мышечная слабость, ухудшение работы сердца, бред, галлюцинации, повышение вязкости крови, сгущение крови, урежение дыхания до периодического, паралич дыхательного центра и смерть. Летальность до 30%.
Причина: сверхвысокие t и низкая эффективность адаптации.
Механизмы: обычны явления интоксикации: продукты протеолиза (аммиак, пептиды), нарушенного липидного обмена (кетоновые тела, липопероксиды, альдегиды, эпоксиды), молекулы средней массы (полиамины, олигосахара, гликопротеиды, олигопептиды).
Закономерна острая сердечная недостаточность: острая дистрофия миокарда, нарушение акто-миозинового взаимодействия, повреждения мембран и ферментов кардиомиоцитов, дисбаланс воды и ионов в клетках – ведет к: снижению АД и скорости кровотока, возрастанию венозного давления, нарушению микроциркуляции, развитию почечной недостаточности, циркуляторной гипоксии, ацидозу. Остановка дыхания: как результат отека и кровоизлияния в мозг, энергодефицита ткани мозга.
Солнечный удар: местная гиперемия (артериальная нейро- и миопаралитическая и венозная – увеличение лимфообразования), отек мозга, нарушения метаболизма.
Злокачественная гипертермия: при наркозе с деполяризаующими миорелаксантами – в основе генетический дефект синаптических мембран (повышение первой фазы эффекта миорелаксантов – длительная фаза мышечной контрактуры), повышение to выше 42оС, лечение – глубокая гипотермия.
ГИПОТЕРМИЯ: переохлаждение организма при понижении to среды (у теплокровных). Возникает при повышенной теплоотдаче. Смерть в 80% случаев: t от +10 до –10оС (статистике замерзаний).
Причины: низкая t внешней среды; способствуют - параличи мышц и миорелаксанты; нарушения обмена (надпочечниковая недостаточность), истощение организма; повышение влажности воздуха, ветер, мокрая одежда, холодная вода (в 25 раз более теплопроводна чем воздух); голодание, алкоголь, физическое и психическое переутомление, травмы, заболевания.
Виды: острая (до 1 ч), подострая (до 4 ч) и медленная. В основе – перенапряжение и срыв терморегуляции.
Стадии: компенсация – усиление теплопродукции (усиленная мышечная активность, обмен) и снижение теплоотдачи (спазм периферических сосудов, урежение дыхания, брадикардия но и - симпато-адреналовая реакция (стресс) – повышение АД, ЧСС, сердечного выброса, ЧД, эритроцитоз, повышение потребления кислорода.
декомпенсация - извращение терморегуляции (расширение сосудов кожи, учащение ЧСС и дыхания); развиваются – гипоксия, ацидоз, дисгидратация и отек тканей, снижение температуры ниже 35оС. Причина – угнетение коры и подкорки, в т.ч. центров терморегуляции, угнетение метаболизма и расстройство функций в результате дисрегуляции и дискоординации. Уменьшается сердечный выброс (сила сокращений и ЧСС до 40 в мин), гипотония, повышается вязкость крови; замедление кровотока до стаза, открытие аретиро-венозных (а-в) шунтов; высвобождение БАД на нарушение кровообращения – повышение проницаемости сосудов, гипоксия и ацидоз, гипоальбуминемия и выход жидкости в ткани – отек ткани, локальные очаги ишемии ткани. Дискоординация функций; брадикардия с эпизодами тахикардии, аритмии, гипотензия, снижение ЧД и глубины дыхания.
Смешанная гипоксия: циркуляторная (изменения сердечно-сосудистой системы, микроциркуляции в т.ч. отека) + дыхательная (снижение объема легочной вентиляции) + кровяная (сгущение крови, адгезия, агрегация эр) + тканевая (нарушение диссоциации Нв в ткани, холодовое подавление ферментов главным образом митохондрий) - ацидоз, дисбаланс ионов. Порочныекруги: сосудистый (расширение сосудов и снижение температуры: нейропаралитическая гиперемия при 30-33оС тела); метаболический (снижение обмена и падение температуры – на 10оС снижает в 2 раза обмена); нервно - мышечный (снижение нервно-мышечной возбудимости и температуры: результат снижения возбудимости нервных центров).
кома – снижение АД, периодическое дыхание, снижение обмена, смерть от паралича дыхательного центра и остановки сердечной деятельности (холодовая депрессия бульбарных центров) – фибрилляция чаще или асистолия; гибель – при снижении ниже 20-25оС.
На вскрытии: венозное полнокровие внутренних органов, спинного и головного мозга, кровоизлияния в них, отек, истощение запасов гликогена в миокарде и мышцах.
Лечение: ванная (тела, не головы) – до 33-34оС тела (лучше при поврехностном наркозе, миорелаксации, ИВЛ). Дефибрилляция – при t>29оС. ИВЛ. Коррекция КЩС. Глюкоза с витаминами, плазма.
Лечебное применение гипотермии: снижение обменных процессов при искусственной гипотермии в т.ч. локальной для головы (возрастание устойчивости нервных клеток к гипоксии): физическая (лед, охлаждение крови – до 25-28оС) и химическая (лекарственная) – адренолитики (расширение периферических сосудов), миорелаксанты (расслабление мышц), антагонисты тиреоидных гормонов (снижение их эффекта как разобщителей окислительного фосфорилирования), на центры терморегуляции – общий наркоз, гипоталамус-тропные ср-ва.
ЛИХОРАДКА (febris) – типовой патологический процесс – Эволюционно сформировавшаяся защитно-приспособительная реакция на воздействие пирогенных агентов в виде установления нового теплового баланса (на более высоком уровне). Долгое время рассматривалась как болезнь сама по себе («желтая лихорадка» и т.п.), сейчас – как типовой патологический процесс (симптомокомлекс). Отличие от гипертермии – независимость от температуры среды. Адаптивность: повышение синтеза антител, фагоцитоза, бактериостатическое действие to (метод пиротерапии – при сифилисе – прогрессивном параличе). Патогенное: возможен обморок и смерть при кризисе, нарушения обмена, при гиперпиретической реакции снижается иммунитет, угнетение нервной системы.
Пирогены: экзогенные и эндогенные. Экзогеные - бактериальные – (липо)полисахариды. Очищенные экзогенные бактериальные пирогены термостабильны, нетоксичны и неантигенны.
Эндогенные – образуются при фагоцитозе микробов и ткани в т.ч. пирогенный эффект медиаторов воспаления – ИЛ-1, ИЛ-6, например – лейкоцитарный пироген; они термолабильны, обычно белковой природы. Простые химические пирогены: ЛСД, ДНФ (разобщитель окислительного фосфорилирования), тироксин, нейротропные – фенамин, кофеин, кокаин; и даже NaCl («солевая лихорадка»).
Механизмы: Рефлекторный компонент: возможна Л. как условный рефлекс, снижение реакции на пирогены при новокаинизации места введения, при наркозе, усиление на психостимуляторы.
Гуморальный компонент (главный): воздействие пирогенов на преоптическую область переднего гипоталамуса, повышая возбудимость холодовых и снижая – тепловых рецепторов (увеличивается ПГЕ2 – главное звено Л. – здесь реакция на НПВС – аспирин и пр. ПГЕ2 активирует синтез цАМФ а тот – цАМФ-протеинкиназ), увеличивается теплопродукция и снижается теплоотдача (изменяется установочная точка центра терморегуляции): активация холодо чувствительных нейронов ядер симпато-адреналовой системы в заднем гипоталамусе (центр теплоотдачи) - спазм сосудов кожи, прекращение потоотделения, сокращение скелетных и кожных мышц (продукция тепла), субъективно – озноб; активация термогенеза – активация ретикулярной формации ствола ведет к возбуждению a и g- мотонейронов спинного мозга и дрожи мышц (термогенез); неконтрактильный термогенез – симпато-адреналовый и повышение тиреоидных гормонов - метаболический; это – в стадию подъема to – stadiumincrementi.
Затем идет stadiumfastigii - после активации механизмов теплоотдачи устанавливается новый баланс (to плато) – развивается артериальная гиперемия (отток тепла от внутренних органов), снижается интенсивность обмена, усиливается потоотделение. Активность тепловых рецепторов преоптической зоны переднего гипоталамуса повышается теплой кровью; повышаются холинергические влияния от внутренних органов; Последняя стадия – стадия спада to – stadiumdecrementi, с преобладанием механизмов теплоотдачи (расширение сосудов кожи и обильное потоотделение). Обычно – в результате прекращения действия пирогенных агентов (лейкоцитарных главным образом): восстанавливается «установочная температурная точка» гипоталамуса. Падение to - медленно (лизис) или быстро (кризис – резкое расширение сосудов может вести к коллапсу).
Типы Л.: по величине подъема to: субфебрильная (37,1-38оС), фебрильная (38,1-39,5оС), пиретическая (39,6-41оС), гиперпиретическая (>41оС). По динамике утренней и вечерней: Постоянная (febris continua) – разница утренней и вечерней to до 1оС (при гриппе, пневмонии); послабляющая (febris remittens) - разница to 1-3оС (при тяжелой ангине); гектическая, истощающая (febris hectica) - разница to 3-5оС (при сепсисе); перемежающаяся (febris intermittens) – короткие высокие пики температуры на фоне нормальной (при малярии); волнообразная (febris undulans) – волны - разница to на протяжении нескольких дней (при возвратном тифе); извращенная (febris invers) - утренняя - разница to выше вечерней.
Нарушения функций при Л.: ССС: тахикардия с повышением МОК (10 ударов на 1оС) как реакция на пирогены синоаурикулярного узла, способствует теплоотдаче; гипертензивные реакции, некоторая централизация кровотока, с преобладанием симпато-адреналовых и тиреоидных влияний на 1-й стадии Л.
Дыхание: на 2-3-й стадиях – учащение и углубление дыхания способствует усилению теплоотдачи; частота и глубина изменяются по-разному (от соотношения рО2 и рСО2 в зависимости от ЧД.
Выделительная: соответственно спазму – расширению сосудов – снижение и усиление диуреза, при этом во 2-ю стадию все равно задерживаются Na+ и вода в тканях, в 3-ю стадию это компенсируется резким нарастанием диуреза.
ЖКТ: угнетение желез и аппетита; нарастание метаболизма печени.
Нервная: возбуждение в начале сменяется торможением и угнетением функций нервной системы.
Обмен веществ: преобладание катаболизма (отрицательный азотистый баланс), активация симпато-адреналовой системы и выброс йод-содержащих гормонов щитовидной железы, повышение основного обмена, активация гликолиза и гликогенолиза; активация обмена жиров (дыхательный коэффициент при Л. = 0,5-0,7), нарастание ацидоза (на фоне дефицита углеводов) теплоотдача стимулируется холодочувствительными нейронами ядер симпато-адреналовой системы в заднем гипоталамусе.
Эндокринные: мало значат в Л., но на фоне эндокринных изменений извращается Л.: тиреотоксикоз, микседема и т.п. Типична стресс - реакция, увеличение продукции АКТГ, ТТГ, кортиткостероидов, катехоламинов, инсулина, тироксина (Т3 и Т4). Изменяются также местные БАВ: простагландины, лейкотриены, кинины.
ГИПЕРТЕРМИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ и РЕАКЦИИ: общее повышение температуры не на пирогенный агент. Психогенные (экзаменационная). Нейрогенные – центральные (кровоизлияния, травмы, опухоли, аневризмы); рефлекторные – болевая – камни почек и желчных путей (острый стресс); Эндокринные – катехоламины (феохромоцитома), гормоны щитовидной железы (гипертиреоз);
Экзогенные – лекарственные (катехоламины, эфедрин, ДОФА; тироксин, прогестерон; кальция; БЦЖ; олигомицин); нелекарственные (ДНФ, амитал, цианиды) – стимуляция симпатоадреналовой системы, тиреоидной системы, адренорецепторов.
ЛЕЧЕНИЕ ЛИХОРАДКИ: Этиотропное (противомикробное). Патогенетическое: НСПВС (аспирин, амидопирин), снижение избыточности окислительных реакций в митохондриях (хинины). Симптоматическое (обезболивающие, транквилизаторы, кардиотропные, иногда общее охлаждение, растирки общие спиртом – у детей).