Презентация "Патофизиология теплового обменаЛихорадка. Гипертермии. Гипотермии." – проект, доклад

Патофизиология теплового обмена Лихорадка. Гипертермии. Гипотермии.

И.В. Беляева

Млекопитающие и человек имеют практически постоянную температуру тела (точнее, температурного «ядра»), равную 37+0,6о. Такие организмы называются гомойотермными. Температура тела является результатом баланса теплопродукции (ТП) и теплоотдачи (ТО). ТП = ТО Оба процесса регулируются. Теплопродукцию называют также химическим способом терморегуляции, теплоотдачу – физическим.

Эффекторное (исполнительное) звено терморегуляции. Механизмы теплопродукции (ТП) 1. несократительный термогенез: - обмен веществ (основной обмен) – образование тепла во всех клетках организма, на него влияют (повышают) гормоны: тироидные, катехоламины, глюкокортикоиды. - липолиз бурого жира (новорожденный). Бурый жир: в области шеи, между лопатками, за грудиной, вокруг почек и надпочечников. Метаболизм клеток бурого жира регулируется центром терморегуляции и стимулируется норадреналином через симпатическую иннервацию в ответ на холод. Эта ткань содержит белок термогенин, который вместе с жирными кислотами разобщает окисление и фосфорилирование. У взрослых катехоламины стимулируют липолиз белой жировой ткани.

2. сократительный термогенез: - тоническое напряжение мышц подбородка, шеи, верхнего плечевого пояса, туловища, сгибателей конечностей; - дрожательный термогенез: непроизвольные периодические сокращения скелетной мускулатуры - холодовая дрожь (центр дрожи расположен в заднем гипоталамусе); - произвольные мышечные сокращения, поведенческие реакции.

Механизмы теплоотдачи (ТО) Физическая теплорегуляция - изменение отдачи тепла организмом путем проведения через кожу (кондукция и конвекция), лучеиспускания (радиация) и испарения воды. Теплоотдача регулируется изменением кровообращения в коже. С повышением температуры окружающей среды в теплоотдаче начинает доминировать испарение. Кожные терморецепторы : холодовые и тепловые. Количество холодовых рецепторов в коже больше, чем тепловых.

Центральное звено терморегуляции. Центральные термочувствительные нейроны расположены в преоптической области переднего гипоталамуса, их активность изменяется при сдвигах местной температуры. Существуют теплочувствительные и холодочувствительные нейроны, преобладают (80%) теплочувствительные нейроны. Заметные изменения частоты импульсации этих нейронов возникают при сдвигах температуры гипоталамуса всего на 0,2–0,5°C.

Кожные терморецепторы холодовые и тепловые согласно их реакции на температурное воздействие. Количество холодовых рецепторов в коже больше, чем тепловых. Каждый термосенсор формирует свою петлю регуляции. Диапазон температур, активирующих термосенсор, узок, но коллективно они создают регуляторный эффект, если активируется большое их количество.

Перегревание и переохлаждение - формы нарушения терморегуляции, лихорадка –эволюционно выработанный процесс, заключающийся в установке температурного баланса на новом уровне и с сохранением температурной регуляции. Перегревание и переохлаждение имеют общие стадии: 1. стадия компенсации – включение механизмов терморегуляции – нет изменения температуры «ядра»; 2. стадия декомпенсации – несостоятельность механизмов терморегуляции, изменение температуры, нарушение функций систем организма; 3. стадия комы

Виды перегревания: - тепловой шок – перегревание + потеря воды (гиповолемия); - тепловые судороги – перегревание + потеря натрия; - гиперпирексия – отсутствие потовых желез – нарушение теплоотдачи - наследственное или приобретенное при склеродермии. Температура также повышается при гипертиреозе (тиреоидный «шторм»), травме мозга, судорогах, отравлении атропином, под влиянием соединений, разобщающих окислительное фосфорилирование.

Солнечный удар В результате воздействия на область головы прямых солнечных лучей: - инфракрасных - перегревается мозговое вещество; ультрафиолетовых – образование активных радикалов кислорода, кининов и цитокинов – нарушение мозгового кровообращения и терморегуляции, возникающих раньше, чем повышается температура тела. Развивается гиперемия и отечность головного мозга и оболочек, желудочки мозга переполняются ликвором, повышается внутричерепное давление, в результате чего нарушаются функции коры головного мозга, сосудодвигательного и дыхательного центров; может наступить смерть от паралича дыхания или остановки сердца.

Гипотермия - состояние организма человека, при котором температура его тела становится ниже 35°С. Быстрее всего гипотермия возникает при погружении организма в холодную воду. Действие низких температур чаще вызывает обморожения, чем общую гипотермию. В клинической практике при сложных хирургических операциях на сердце, мозге, легких используется гибернация – искусственное понижение температуры тела, с этой целью применяют сочетание наркоза, миорелаксации и охлаждения.

Лихора́дка (лат. febris) — общий типовой патологический процесс, возникающий под действием пирогенов, характеризующийся повышением температуры тела при обязательном сохранении механизмов терморегуляции, в чём состоит принципиальное отличие лихорадки от гипертермии.

Этиология лихорадки: действие пирогенов. Экзогенные пирогены: эндотоксин грамотрицательных микроорганизмов липополисахарид (ЛПС); липотейхоевая кислота, пептидогликаны, экзотоксины. Экзогенные пирогены связываются с Toll-подобными рецепторами (TLR)и NLR-рецепторами (nucleotide-binding oligomerization domain receptors) макрофага. Эти рецепторы распознают консервативные, не подверженные мутациям молекулярные типовые структуры (как, например, ЛПС, липопротеины микобактерий, пептидогликаны) – Pathogen Associated Molecular Patterns (PAMP).

1) медиаторов воспаления: цитокинов, хемокинов; 2) антимикробных пептидов (АМП): дефенсинов, кателицидина; 3) молекул клеточной адгезии; 4) активных кислород- и азотсодержащих метаболитов 5) антигенов системы HLA, ко-стимулирующих молекул, активирующих T-клетки; 6) вторично острофазовых белков.

Внутриклеточная передача сигнала приводит к активации генов, ответственных за синтез:

Концентрация ключевых провоспалительных цитокинов в крови обычно не превышает 5-10 пкг/мл. При выраженном воспалении некоторые из цитокинов - ФНО-а,ИЛ-1β, ИЛ-6, ИЛ-8, ГМ-КСФ, - могут выходить в системную циркуляцию, оказывая эндокринное действие за пределами первичного очага, формируя так называемый острофазовый ответ.

В эволюции лихорадка возникла как защитно-приспособительная реакция на инфекцию, помимо повышения температуры тела наблюдаются и другие явления, характерные для инфекционной патологии. Ответ острой фазы (в клинической практике – продромальный синдром) проявляется общими неспецифическими симптомами: сонливостью, апатией, головной и мышечной болью, повышением уровня белков острой фазы воспаления, лейкоцитозом.

ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО-α – являются эндогенными пирогенами. ИЛ-1 составляет 80% всей пирогенной активности. Активированные лимфоциты секретируют ИФН-γ, также имеющий пирогенную активность.

Патогенез лихорадки ПГЕ1, ПГЕ2 – медиаторы лихорадки – эти производные арахидоновой кислоты вырабатываются эндотелиоцитами сосудов при их контакте с эндогенными пирогенами, поступающими с кровью. ПГЕ1, ПГЕ2 изменяют порог чувствительности центральных термосенсоров: повышают его у теплочувствительных нейронов, снижают - у холодочувствительных нейронов, в результате чего термочувствительные нейроны воспринимают окружающую температуру как пониженную – включаются эффекторные механизмы, обеспечивающие повышение температуры тела.

Стадии лихорадки 1 стадия (stadia incrementi) – подъема температуры, ТП > ТО У взрослых - ограничение теплоотдачи. У новорождённых детей - повышение теплопродукции. Ограничение теплоотдачи: сужение периферических сосудов, прекращение потоотделения под действием симпатической нервной системы. Возникновение чувства озноба и дрожи. За счёт активации обмена веществ увеличивается теплопродукция. (Старое название стадии - ст. озноба). 2 стадия (stadia fastigii) стояния температуры, начинается по достижении установочной точки. ТП = ТО, но и ТП и ТО – увеличены. Кожные сосуды расширяются, кожа становится горячей на ощупь. Человек при этом испытывает чувство жара (ст. жара).

3 стадия (stadia decrementi) – падение температуры – может быть постепенным или резким. После прекращения действия пирогенов на центр терморегуляции установочная точка опускается на нормальный уровень, и температура начинает восприниматься гипоталамусом как повышенная. Это приводит к расширению кожных сосудов, усиленному потоотделению и диурезу. Главный механизм потери тепла – потоотделение, быстрое падание температуры (критическое) может привести к коллапсу (резкое снижение ОЦК и увеличение емкости сосудистого русла). Постепенное снижение температуры называется литическим. ТП < ТО.

Типы лихорадок по характеру колебаний суточной температуры: 1. Постоянная лихорадка (febris continua) — длительное устойчивое повышение температуры тела, суточные колебания не превышают 1 °C (брюшной, сыпной тиф, крупозная пневмония). 2.Ремитирующая лихорадка (febris remittens) —суточные колебания температуры тела в пределах 1,5-2°С, при этом температура не возвращается к норме (большинство вирусных и многие бактериальные инфекции). 3.Перемежающая лихорадка (febris intermittis) — характеризуется быстрым, значительным повышением температуры, которое держится несколько часов, а затем сменяется быстрым её падением до нормальных значений (гнойная инфекция, туберкулез, острый гепатит, лимфомы). 4. Возвратная лихорадка (febris recurrens) — характеризуется чередованием периодов повышения температуры с периодами нормальной температуры, которые длятся несколько суток (малярия, болезнь содоку, болезнь Ходжкина). 5. Гектическая, или изнуряющая лихорадка (febris hectica) — суточные колебания достигают 3-5°С, подъёмы температуры с быстрым спадом могут повторяться несколько раз в течение суток (сепсис, прогрессирующий туберкулез).

Защитно-приспособительное значение лихорадки. - препятствие размножению многих инфекционных возбудителей; - стимулирование фагоцитоза; - повышение образования ИЛ-1 и ИФН-γ, что активирует иммунную систему, стимулирует выработку антител; - секреция стрессовых гормонов повышает неспецифическую резистентность; - повышение антитоксической и барьерной функции печени; - повышение бактерицидных механизмов плазмы.

Основной обмен

лабораторный показатель, характеризующий сумму энерготрат организма в стандартных условиях, приближенных к наиболее экономичному режиму жизнедеятельности.

Количество тепла, выделяемого организмом в условиях покоя, температурного оптимума, натощак, отнесенное к единице массы или единице поверхности тела за сутки (ккал/кв.м/сут).

Метод измерения уровня основного обмена – калориметрия: -прямая, -непрямая (газометрический метод)

Дыхательный коэффициент - E.F.. Pfluger (1829-1910) отношение веса кислорода, выделенного из организма в составе СО2, к весу поглощенного кислорода.

Количество C,H,N в составе пищевых продуктов определяет то количество кислорода, которое пойдет на окисление субстрата до конечных продуктов (СО2 и Н2О).

Калорический эквивалент кислорода– то количество тепла, которое выделяется при использовании 1 л кислорода для окисления субстрата. При смешанной сбалансированной диете у здоровых – 4,825 ккал/л.

Произведение калорического эквивалента кислорода и суточного потребления кислорода в литрах, отнесенное к единице поверхности тела, дает основной обмен в тепловых единицах.

Голодание (субстратно-энергетическая недостаточность) – патологический процесс, обусловленный адаптацией к дефициту калорий, пищевых субстратов, незаменимых компонентов пищи.

Гормон аппетита – ГРЕЛИН вырабатывается эндокринными клетками желудка и в меньшем количестве в кишечнике.

Аппетит —интерес к пище, которая хорошо пахнет и приятно выглядит. Голод же обусловлен сигналами об истощении из различных клеток и тканей. Грелин регулирует именно аппетит.

В норме метаболические последствия насыщения (глюкоза, аминокислоты,СЖК) вызывают выброс β-клетками ПО инсулина и адипоцитами жировой ткани лептина.

Инсулин и лептин сдерживают выработку грелина эндокриноцитами ЖКТ, а на уровне гипоталамуса стимулируют нейроны насыщения к выделению нейропептидов, индуцирующих чувство сытости и подавляющие пищевое поведение.

Классификация голодания

По форме голодания: с водой без воды (абсолютное)

По виду: полное  неполное  частичное

Полное голодание («эндогенное питание») - в эксперименте, при зимней спячке, при отказе от еды…

Неполное голодание (недоедание) Поступление пищевых веществ недостаточно калорически и пластически.

Количественное голодание

Частичное (качественное) голодание – несбалансированное питание с дефицитом или полным исключением из диеты каких-то ингредиентов, при достаточном калорическом обеспечении организма.

Традиционно крайний вариант белковой алиментарной недостаточности классифицируют как квашиоркор, а состояние с общей калорийной недостаточностью – как маразм.

квашиоркор

Марантическое голодание

Полное голодание с водой патогенетически подразделяется на три стадии в зависимости от того, что в организме окисляется - окисление углеводов, - окисление жиров, - окисление белков.

I период («горят» углеводы) Отсутствие пищи  снижение уровня глюкозы крови  снижение секреции инсулина и возрастание секреции глюкагона стимуляция гликогенолиза в печени.

II период («горят» жиры) Истощение запаса гликогена обусловливает включение иных механизмов обеспечения потребностей в энергии. Чувство голода достигает большой интенсивности и становится стрессором

Особенность гормонального статуса во второй период голодания - низкий уровень активных форм тироидных гормонов, что обусловлено низкими уровнями инсулина, поскольку работа пентозного цикла – поставщика восстановительных эквивалентов – определяется уровнем инсулина.

Общее поведение человека меняется в сторону снижения спонтанной активности. Мышечный тонус заметно снижен. Характерные симптомы – слабость, отсутствие желания двигаться, быстрая утомляемость.

Снижается температура тела развивается брадикардия (до 30 уд/мин). Снижается АД. Падает частота дыхательных движений. В почках падает способность концентрировать мочу (полиурия). полидефицитарная анемия развивается вторичный иммунодефицит с глубоким дефектом Т – клеточных функций , снижение концентрации компонентов комплемента, лизоцима, интерферонов,

III период голодания («горят» белки) Белки организма: крови,  паренхиматозных органов,  мышц,  мозга.

Утилизация белков начинается с белков крови. Это имеет существенные последствия поскольку гипопротеинемия приводит к снижению онкотического давления и развитию голодных отеков.

Далее начинается распад белков паренхиматозных органов (панкреас, печени, селезенки). В это время голодающий еще способен передвигаться.  Последующий распад мышечных белков лишает голодающего способности передвигаться.  Далее происходит распад белков н.с.

Терминальный период декомпенсации наступает при потере 40–50 % массы тела с утратой 100% запасного жира и до 97% жира внутренних органов.