WYKŁADY Z PATOFIZJOLOGII
Wykład 1
Patofizjologia omawia działanie chorego organizmu.
Choroba to brak zdrowia. Zdrowy organizm to ten, który nie choruje. Trudno jest określić, czy organizm jest zdrowy, czy chory.
Pojęcie zdrowia jest pojęciem dynamicznym i niemożliwe jest określenie jednego w oderwaniu od drugiego – choroby i vice versa.
Choroba to działanie czynników patogennych.
Czynnik patogenny to czynnik wywołujący chorobę (chorobotwórczy), od greckiego pathos – choroba.
W odpowiedzi na działanie czynników patogennych, czynników które zaburzają równowagę homeostatyczną, uruchamiane są przeciwdziałające im mechanizmy wyrównawcze / kompensacyjne.
Choroba powstaje wówczas, gdy zaburzenia przeważają nad mechanizmami wyrównawczymi. Taka sytuacja przewagi zaburzeń, może wynikać z trzech przyczyn:
1. wówczas, gdy mechanizmy kompensacyjne słabną, podczas gdy nasilenie zaburzeń narasta
2. gdy słabną przede wszystkim mechanizmy kompensacyjne, podczas gdy nasilenie zaburzeń utrzymuje się na stałym poziomie ( nawet niewielkim )
3. gdy mechanizmy kompensacyjne utrzymują się na stałym poziomie, ale nasilenie zaburzeń narasta
Zdrowie – prawidłowy, właściwy, nie zaburzony stan organizmu. Ale brak kryteriów mówiących, co to oznacza. Dlatego istnieje konieczność nadania pewnych parametrów, probierzy zdrowia, które określą nam, czy możemy mówić, że dany osobnik jest zdrowy. Najlepiej, gdy wskaźniki te będą wartościami liczbowymi.
Jeżeli wartość jakiegoś parametru, jakiegoś wskaźnika, mieści się w granicach uznanych za prawidłowe, to uznaje się, że odpowiada on stanowi zdrowia. Np. jeżeli wskaźniki hematologiczne badanej krwi zawarte są w granicach normy, to można przypuszczać, że ten osobnik jest zdrowy.
Z tego wynika potrzeba ustalenia norm poszczególnych wskaźników fizjologicznych. Normy takie ustalane są poprzez wielokrotne badania osobników zdrowych jakiejś populacji.
Normy muszą uwzględniać zakres wahań fizjologicznych w zakresie tych wskaźników, stąd więc nie rzadko nie podają one jednej wartości liczbowej, ale określają, że wartość prawidłowa jakiegoś wskaźnika mieści się w granicach od-do. Przekroczenie tej granicy, tak w dół, jak i w górę, będzie w tym ujęciu traktowane jako odchylenie od zdrowia, jako objaw choroby.
Takie ustalanie prawidłowych wartości poszczególnych parametrów opiera się więc na statystycznym pojęciu normalności. Zakres wartości normalnych w jakiejś populacji zdrowych osobników obejmuje zwykle ok. 95% wyników. Oznacza to, że ok. 5% osobników zupełnie zdrowych, może wykazywać wartości odmienne od uznawanych za prawidłowe dla populacji.
Statystycznie ujęte pojęcie zdrowia niekoniecznie musi być obiektywne. Normalność w sensie statystycznym nie musi być utożsamiana ze zdrowiem. Stwarza to trudności diagnostyczne dla lekarzy. Odmienne normy trzeba ustalać dla gatunków i ras zwierząt.
Definicja zdrowia WHO: stan pełnego, dobrego samopoczucia fizycznego, psychicznego i społecznego, a nie tylko nieobecności choroby czy niedomagania.
Zdrowie ludzi odnoszone jest tu do subiektywnych odczuć.
Choroba:
- ból, uczucie zagrożenia, ograniczenie sprawności czy cierpienie
- ogólny zły stan zdrowia fizycznego i psychicznego, czemu towarzyszy potrzeba pomocy lekarskiej
Choroba wg Dorlanda:
:to każde zaburzenie prawidłowej struktury czy funkcji jakiejkolwiek części organizmu, narządu lub układu, lub połączenie tych zaburzeń, manifestujące się charakterystycznym zespołem objawów, którego etiologia, patogeneza i zejście mogą być znane albo nieznane.
Zespół charakterystycznych objawów, występujących w określonych sytuacjach, pozwala wyodrębnić jednostkę chorobową, nazwać ją i szukać jej przyczyny.
Homeostaza – stan homeostazy utożsamiany jest ze stanem zdrowia. Osobnik zdrowy to ten, który jest w stanie utrzymać homeostazę. Homeostaza to zdolność organizmu do utrzymania w równowadze dynamicznej stałości środowiska wewnętrznego.
Środowisko wewnętrzne to płyn zewnątrzkomórkowy, na który składa się płyn śródmiąższowy oraz krew. Granice stabilności środowiska wewnętrznego są stosunkowo wąskie. W warunkach prawidłowych, w stanie zdrowia, wskaźniki charakteryzujące środowisko wewnętrzne pozostają względnie stałe, oscylując wokół wartości uznawanych za prawidłowe. Odchylenia są bardzo niewielkie. Dzięki temu możemy żyć i jesteśmy zdrowi.
Stan zdrowia determinuje utrzymująca się równowaga homeostatyczna. Płyn śródmiąższowy, pozakomórkowy, pozostaje w równowadze z osoczem krwi, którego skład i właściwości wahają się w wąskich granicach. Cechy płynu pozakomórkowego i krwi nie są bezwzględnie stabilne, podlegają ciągle zmianom w wąskim zakresie norm. Aby utrzymać równowagę homeostatyczną, ustrój, organizm musi być zdolny wyrównywać ewentualne odchylenia. Do utrzymania tej równowagi przyczyniają się odpowiednie narządy i układy. Sprawna regulacja środowiska wewnętrznego jest podstawą zapewnienia stanu zdrowia.
Czynniki patogenne / chorobotwórcze to czynniki zaburzające, czy też zmierzające do zaburzenia równowagi środowiska wewnętrznego. Działaniu tych czynników przeciwstawiają się mechanizmy regulacyjne. Przetrwanie wszystkich stworzeń w zmiennych warunkach otoczenia zależy od zdolności do przystosowania się czyli zdolności adaptacyjnych.
Zdolności adaptacyjne to zespół odczynów czynnościowych i strukturalnych, zmierzających do zachowania homeostazy, do utrzymania stałości środowiska wewnętrznego.
Jeżeli czynnik zaburzający działa długo, lecz jego nasilenie nie przekracza granic tolerancji organizmu, tzn. wywołane zmiany nie wkraczają w obszar patologicznej regulacji, to uruchamiają się procesy przystosowawcze. Zmienia się wówczas wartość sygnału nastawnego ( set point ) układu czy układów zaangażowanych w procesie przystosowania i rozszerza się zakres regulacji.
Zakres, w jakim oscylują odpowiednie parametry wokół punktu równowagi, zacznie się rozszerzać. Organizm przystosowuje się fizjologicznie do działania bodźca mogącego zaburzyć homeostazę. Adaptacja prowadzi więc, z jednej strony do przestawienia wartości sygnału nastawnego na nowy poziom regulujący, z drugiej zaś zwiększa amplitudę oscylacji. Np. przerostowi serca towarzyszy zwolnienie czynności oddychania. Taki stan pojawia się u koni wyścigowych i u sportowców. Ta bradykardia, pojawiająca się wówczas, jest przykładem przystosowania się układu krążenia do obciążenia organizmu wysiłkiem fizycznym.
Mechanizmy przystosowawcze dotyczą wszystkich poziomów regulacji czynnościowej, od molekularnego, przez komórkowy, tkankowy, narządowy czy układowy. Zdolności przystosowawcze organizmu są bardzo zmienne. Często są uwarunkowane genetycznie. Wszystkie zwierzęta i ludzie przystosowują się lepiej, sprawniej do zmiany narastającej powoli, gorzej, gdy zmiana pojawia się nagle. Np. jeżeli niedrożność jakiegoś naczynia tętniczego rozwija się powoli, a to dlatego, że narasta w nim zakrzep , stopniowo zawężający jego światło, to większa jest szansa uruchomienia mechanizmu przystosowawczego, polegającego na uczynnieniu krążenia obocznego, które zastąpi zamknięte, czy zawężone naczynie. Jeżeli naczynie tętnicze zostanie nagle zamknięte przez jakiś zator, to zdolności przystosowawcze, potencjalnie istniejące, nie mogą być ujawnione, gdyż czas jest zbyt krótki i takie nagle zamknięte naczynie prowadzi do miejscowej martwicy i zawału.
Przykładem odczynów homeostatycznych i przystosowawczych, nie przekraczających granic prawidłowej regulacji, jest reakcja układu krążenia i układu oddechowego na jakiś wysiłek fizyczny. Każdy wysiłek fizyczny prowadzi do wzrostu objętości wyrzutowej, objętości minutowej i częstości skurczów serca. Wzrasta wentylacja płuc, bo zwiększa się częstość oddychania i amplituda ruchów oddechowych. Zwiększa się przepływ krwi przez mięsień sercowy oraz mięśnie szkieletowe.
Uruchamiane są odczyny, które są wyrazem czynnościowego przystosowania do czynnościowego obciążenia wysiłkiem fizycznym. Te odczyny mają zwiększyć możliwość wykonywania tego wysiłku, z drugiej zaś strony, zapewniają stałość środowiska wewnętrznego ( równowagę homeostatyczną ).
Jeżeli obciążenie wysiłkiem fizycznym trwa dłużej, a organizm jest sprawny, to rozwijają się przystosowawcze zmiany strukturalne, takie jak:
- przerost mięśnia sercowego
- przerost mięśni szkieletowych
Wtedy mówi się o adaptacji morfologicznej. Wytworem adaptacji morfologicznej są pojawiające się czasami zmiany strukturalne. Ta sekwencja pojawiania się najpierw zmian czynnościowych, a potem strukturalnych, dotyczy także regulacji patologicznej. Do przerostu mięśnia sercowego może dochodzić również w takich stanach patologicznych, jak np. wady zastawek serca. Przerost mięśnia odpowiedniej komory może przez pewien czas, do pewnych granic, kompensować wadę zastawki, zapewnić utrzymanie względnie prawidłowych stosunków homeodynamicznych.
Zjawiska adaptacji mogą mieć charakter adekwatny do rodzaju i nasilenia bodźca – normoergiczny, mogą być nadmierne w stosunku do bodźca zaburzającego homeostazę – hiperergiczne, bądź niedostateczne – hipoergiczne.
Regulacja może być ta prawidłowa normoergiczna, lub ta nieprawidłowa, występująca w dwóch postaciach:
- albo jest nadmierna
- albo jest niedostateczna
c.d. adaptacyjnego przerostu mięśnia sercowego. Umiarkowany przyrost mięśnia sercowego, taki normoergiczny, jest korzystny z punktu widzenia organizmu, do pokonania jakiegoś wysiłku fizycznego, ale też przerost mięśnia sercowego w pewnych sytuacjach może mieć charakter przerostu nadmiernego. Przerost nadmierny, gdy serce zbyt powiększa swoje wymiary, staje się niekorzystny ze względu na zmniejszanie się stosunku wielkości powierzchni serca do jego objętości, gdyż powierzchnia rośnie z kwadratem, a objętość z potęgą trzecią liniowych wymiarów komórek. W wyniku nadmiernego przerostu mięśnia sercowego pojawia się więc względny ubytek powierzchni w komórce, co powoduje bezwzględne zmniejszanie się pobieranego przez serce tlenu i składników odżywczych. Dochodzi więc do niedotlenienia mięśnia sercowego i zmniejsza się sprawność usuwania z komórek produktów przemiany materii.
Inną istotną przyczyną tego, że przyrost hiperergiczny mięśnia sercowego jest niekorzystny jest to, że rozwój naczyń krwionośnych doprowadzających krew do mięśnia nie nadąża z powiększaniem jego masy. Z kolei adaptacja hipoergiczna ( niedostateczna ) może mieć miejsce, gdy organizm jest wyczerpany z powodu głodzenia czy też wyczerpany chorobami.
Wskaźniki podstawowych funkcji organizmu utrzymują się w wąskich granicach. Utrzymanie tych wskaźników dzieje się za sprawą układów regulacyjnych. Każdy układ regulacyjny włączany w procesy przystosowawcze otrzymuje, a także wysyła informacje. Otrzymuje odpowiednio tzw. sygnały wejścia, zwykle pochodzące z innych systemów, wysyła sygnały wyjścia, skierowane do innych systemów, ale niekiedy i do własnego systemu, w mechanizmach autoregulacyjnych.
Połączenia nerwowe i humoralne umożliwiają więc tworzenie w organizmie sieci układów regulacyjnych o bardzo złożonej strukturze. Jeżeli czynnik patogenny nie działa zbyt długo, a jego nasilenie nie przekracza możliwości wyrównawczych organizmu, to proces normalizacji zaburzanych funkcji i przywrócenie równowagi homeostatycznej polega na uczynnieniu układów regulacyjnych, opartych na zasadzie sprzężeń zwrotnych ujemnych. Ten mechanizm jest zwykle efektywny, wystarczający, prowadzi do normalizacji, gdy nie zostanie przekroczony próg regulacji patologicznej, lub wówczas, gdy granica ta zostanie przekroczona, ale nasilenie zaburzeń pozostanie w zakresie możliwości odwrócenia tych zmian ( zaburzeń ) własnymi siłami organizmu.
Zarówno czynniki zewnętrzne, jak i wewnętrzne, zakłócające równowagę homeostatyczną, mogą działać na poziomie molekularnym, subkomórkowym, komórkowym, tkankowym, narządowym lub układowym. W procesach regulacyjnych na poziomie tkankowym i narządowym mają znaczenie miejscowe układy, odnoszące się przede wszystkim do poziomu przemiany materii. Przykładem tego typu procesów regulacyjnych może być metaboliczna regulacja przepływu krwi przez naczynia wieńcowe serca, w której chodzi o dostosowanie podaży tlenu do aktualnego zapotrzebowania na tlen. Obniżenie prężności tlenu w mięśniu sercowym, gdy dochodzi do skierowania toku przemian w kierunku glikolizy beztlenowej, prowadzi do nagromadzenia się mleczanów, pirogronianów i adenozyny, a co za tym idzie obniżenia pH w mięśniu sercowym. To z kolei prowadzi do rozszerzenia naczyń wieńcowych, a więc do zwiększenia przepływu krwi, aż do ustalenia nowego poziomu równowagi między podażą tlenu a jego zużyciem.
Innym przykładem miejscowej regulacji narządowej jest dostosowanie przepływu krwi przez naczynia płucne do prężności tlenu w powietrzu pęcherzykowym. Najważniejszym czynnikiem determinującym stopień skurczu mięśni gładkich naczyń płucnych jest prężność tlenu w powietrzu pęcherzykowym. Przeciwnie do naczyń krążenia ogólnego, hipoksja (niedotlenienie) powoduje zwężenie naczyń płucnych. Tak więc, miejscowa hipoksja, spowodowana np. niedostateczną wentylacją, jest w płucach przyczyną miejscowego zwężania naczyń na obszarze, na którym zachodzą te procesy. Prowadzi to do normalizacji na obszarze hipoksji, w stosunku stopnia wentylacji do stopnia perfuzji i przyczynia się do skierowania przepływu krwi do lepiej wentylowanych partii płuc. Jeżeli jednak zwężenie naczyń występuje na znacznej powierzchni płuc, to może być przyczyną zwiększenia ciśnienia krwi w całym układzie krążenia małego.
Na poziomie układowym z kolei, mechanizmy utrzymujące równowagę sprowadzają się przeważnie do układów regulacyjnych działających na zasadzie sprzężenia zwrotnego ujemnego. W przypadku zwrotnego sprzężenia ujemnego zaburzenie równowagi układu jest przyczyną odczynów regulacyjnych, zmierzających do przywrócenia równowagi pierwotnej. Układ sprzężenia zwrotnego ujemnego stabilizuje zatem czynności organizmu. Na tej zasadzie działają mechanizmy regulujące gruczoły wydzielania wewnętrznego.
Uruchomienie procesów regulacyjnych staje się źródłem zmian chorobowych. Mówi się wtedy o patologicznych mechanizmach regulacyjnych. Taka sytuacja może się pojawiać wówczas, gdy regulacja w zasadzie nie ulega zmianom, ale zmianom ulegają jedynie warunki wewnątrzustrojowe. To sprawia, że dany mechanizm regulacyjny, w innych sytuacjach pożądany, staje się patologiczny.
Typowym przykładem uruchamiania regulacji patologicznej jest homeostaza stężeń jonów Ca i fosforanów we krwi. Zmniejszone stężenie jonów Ca i często mu towarzyszące zwiększone stężenie fosforanów we krwi, stanowi fizjologiczny bodziec do zwiększonego wydzielania przez przytarczyce parathormonu. Parathormon uwalnia Ca i fosforany z kości, zwiększa wchłanianie Ca w jelicie i w nerkach, zwiększa wydalanie fosforanów z moczem. Ten mechanizm, który jest korzystny, gdyż powoduje normalizację stężeń Ca i fosforanów we krwi, może być w niektórych sytuacjach szkodliwy. Takim przykładem jest stan niewydolności nerek, przebiegający z zatrzymywaniem fosforanów. Doprowadza to do ich zwiększonego stężenia we krwi, co prowadzi do pobudzenia gruczołów przytarczycznych. W efekcie dochodzi do odwapnienia kości, pojawia się stan określany jako osteodystrofia nerkowa. A więc, zwykle pożądany , korzystny mechanizm, który powinien działać w sytuacjach niedoboru wapnia, czy nadmiaru fosforanów, z innych przyczyn działając w sytuacji nietypowej – niewydolności nerek, staje się przyczyną uszkodzenia kości.
Mechanizm odpowiedzialny za regulację ilości wody i sodu w organizmie, tzw. układ renina – angiotensyna – aldosteron jest uczynniany przy udziale komórek aparatu przykłębuszkowego, które pod wpływem obniżenia ciśnienia tętniczego krwi, czy zmniejszenia objętości krwi krążącej, czy zmniejszenia ukrwienia nerek albo zmniejszenia stężenia sodu we krwi uwalniają enzym proteolityczny reninę, która przy współudziale enzymu konwertującego doprowadza do odszczepienia z angiotensynogenu angiotensyny II. Angiotensyna II pobudza komórki kory nadnerczy do zwiększonego wydzielania aldosteronu, a co za tym idzie zwiększenia stężenia sodu i ilości wody w komórkach nerek. Uruchomienie tego mechanizmu regulacyjnego może przyczynić się do wyrównania objętości krwi, zwiększa się wchłanianie zwrotne wody, może przyczynić się do podwyższenia ciśnienia tętniczego krwi, może doprowadzić do przywrócenia prawidłowego stężenia sodu we krwi, ale ten mechanizm może być również uruchamiany w sytuacjach innych niż te, w których jest on pożądany i może stać się niekorzystny. Np. układ reniana – angiotensyna – aldosteron jest uczynniany również w niewydolności mięśnia sercowego. W niewydolności mięśnia sercowego dochodzi do spadku ciśnienia tętniczego, wtedy również w tętniczkach doprowadzających krew do kłębuszków nerkowych, tam gdzie zlokalizowany jest aparat przykłębuszkowy. Uruchomienie całego układu doprowadza do tego, że w niewydolności mięśnia sercowego dochodzi do nadmiernego wyrzutu aldosteronu, a co za tym idzie do nadmiernego, niepotrzebnego w tej sytuacji zatrzymywania wody, co prowadzi do powstawania tzw. obrzęków sercowych. Uruchamianie tego układu regulacyjnego sprawia, że w niewydolności mięśnia sercowego pojawiają się obrzęki, choć i inne mechanizmy powstawania tych obrzęków są istotne.
Czasami mechanizm regulacyjny zaczyna reagować na nieadekwatne podniety oraz warunki i wówczas przestaje być celowy. Np. odruch wymiotny jest celowy wówczas, gdy uczynniany jest po to, by doprowadzić do wyrzucenia pokarmów trujących, szkodliwych dla zdrowia, zagrażających życiu. Odruch wymiotny bywa uruchamiany wówczas, kiedy nie ma to sensu. Do pobudzenia ośrodka wymiotnego dochodzi w wyniku niedotlenienia organizmu w stanach hipoksji, lub wówczas, gdy dochodzi do podwyższenia się ciśnienia śródczaszkowego i ten w zasadzie korzystny mechanizm, w tych sytuacjach staje się niecelowy. U dzieci wysoka temperatura i wymioty to częsty objaw zapalenia opon mózgowych.
Odruch kaszlu może być korzystny wówczas, gdy występuje w przebiegu nieżytu oskrzeli, gdy pojawia się w odpowiedzi na dostanie się do dróg oddechowych ciał obcych czy drażniących substancji. W tych przypadkach odruch kaszlu sprzyja usuwaniu czynników drażniących, czy też gromadzącego się tam śluzu. Ale ten odruch kaszlu jest zupełnie bezcelowy, gdy pojawia się np. w odpowiedzi na drażnienie przewodu słuchowego zewnętrznego, czy też ma miejsce w przebiegu zapalenia opłucnej.
Mówiąc o adaptacji, mamy skłonność przypisywania wszystkim funkcjom organizmu jakiegoś celu. Jesteśmy obarczeni patrzeniem na przyrodę z punktu widzenia jej celowości. Jeśli coś jest, to ma to jakiś sens. Jeśli sens tego jest nam niezrozumiały, to w nowym rozumieniu trzeba szukać tego sensu. Doszukiwanie się celowości we wszystkim co istnieje nosi nazwę teleologii. Biolog i lekarz nie powinien mieć teleologicznego spojrzenia na rzeczywistość funkcjonowania organizmów. Z drugiej strony ten pogląd bardzo ułatwia postrzeganie organizmów, nawet dostrzeganie nieprawidłowych funkcji. Jeśli coś jest niewytłumaczalne, nie wiadomo po co jest, to jest to chyba nieprawidłowe, jest to objawem zaburzeń.
Etiologia jest to nauka o przyczynach powstawania chorób, odpowiada na pytanie dlaczego doszło do powstania danej choroby. Zajmuje się wszystkimi przyczynami chorobotwórczymi.
Czynnik etiologiczny – czynnik wywołujący chorobę, czynnik chorobotwórczy, sprawczy czynnik choroby. Wywodzi się od greckiego aitia – przyczyna, etiologia – nauka o przyczynach.
Czynniki etiologiczne:
- wewnątrzpochodne ( wewnętrzne )
- zewnątrzpochodne ( zewnętrzne )
Nie zawsze są znane czynniki etiologiczne we wszystkich chorobach.
Gdy nie jest znane tło choroby, jej przyczyna, czynnik etiologiczny, mówi się o chorobie samoistnej – morbus essentialis. Jest to termin rzadko używany, częściej mówi się o tego typu chorobach, jako o chorobach idiopatycznych – morbus idiopathicus.
Czynniki chorobotwórcze zewnątrzpochodne dzieli się na czynniki:
a) biologiczne:
- wirusy
- priony
-
riketsje
-
Czynniki ożywione- bakterie
-
pasożyty
-
grzyby
b) fizyczne:
- choroby czy uszkodzenia wywołane przez promieniowanie
- przez prąd elektryczny
- przez podwyższoną lub obniżoną temperaturę
- przez podwyższone lub obniżone ciśnienie atmosferyczne
- przez urazy
- przez fale akustyczne
- przez inne czynniki
c) chemiczne:
- związki chemiczne
- trucizny
- zanieczyszczenia środowiska, skażenia
d) lekarz, a raczej jego lekarstwo
czynniki jatrogenne – czynniki chorobotwórcze, pochodzące ze środków leczniczych
choroba jatrogenna – choroba wynikająca z leczenia, nie zawsze do końca błędnego
Choroba zastępująca schorzenie – termin bliżej nieokreślony i nie powinien być używany. Dawniej choroba dotyczyła zaburzeń ogólnoustrojowych, schorzenie zaś bardzo ograniczone.
Wykład 2
Chorobą ogólnie zajmuje się dyscyplina zwana nozologią. Przedrostek nosos jest używany także w innym kontekście, np. gdy mówi się o jednostce nozologicznej w rozumieniu jako o jednostce chorobowej. Ta nauka dzieli choroby na dwa rodzaje:
- ...