Связь патологии и нормальной физиологии

R. Virchow (1859) утверждал: «Я все-таки попытаюсь в продолжение наших чтений доказать, что для каждой патологической формы существует физиологический образец, и что происхождение такой формы всегда может быть сведено на один из предшествующих уже в организме образовательных процессов».

C. Bernard (1866) писал о соотношении физиологического и патологического следующее: «Мы не в состоянии найти никакого коренного различия между природой явлений физиологических, патологических и терапевтических. Все эти явления происходят по законам, которые, будучи свойственными живой материи, тождественны по свой сущности и различаются только вследствие различных условий, в которых обнаруживаются явления. Мы увидим впоследствии, что физиологические законы повторяются и в патологических явлениях».

И. В. Давыдовский (1969) это же положение сформулировал следующим образом: «Фактически нет ни одного патологического процесса, который не имел бы своего прототипа в физиологии».

Не менее важен вопрос о критическом количестве поврежденных клеток, с которого наблюдается нарушение функции органа или ткани.

Повседневная медицинская практика подсказывает, что нарушение функций поврежденного органа во многих случаях не соответствует количеству поврежденных клеток. Симптомы заболевания могут проявиться при незначительном числе поврежденных или измененных клеток и отсутствуют при обширном повреждении.

Состояние, при котором «часть клеток погибла окончатель­но, а другие продолжают функционировать», получило на­звание некробиоз (от греч. nekros — мертвый и bios — жизнь). С этих позиций минимальной структурной единицей, к которой применим термин некробиоз, является функциональный элемент. При этом при прекращении действия повреждающего фактора функциональный элемент восстанавливается.

В том случае, когда количество поврежденных элементов столь велико, что восстановление функционального элемента невозможно, развивается некроз.

Таким образом, для развития патологического процесса имеет значение, какие структуры функционального элемента повреждаются первично, степень его повреждения (а значит и способность к восстановлению), количество поврежденных элементов. Имеет значение и локализация поврежденных элементов. Если поврежденные функциональные элементы сконцентрированы в определенном месте, то процесс носит локальный характер. Если одновременно повреждаются функ­циональные элементы в различных участках (отделах) ткани или системы, процесс будет генерализованным. В качестве под­тверждения последнего положения можно привести локальное и системное воспаление, аллергические реакции и т. д.

Функциональный элемент — пространственно ориенти­рованный структурно-функциональный комплекс, представляющий интегральное целое, состоящий из клеточных и волокнистых образований органа, включающий все его ткани.

Различают следующие составные части функционального элемента.

Первая — рабочая часть представляет собой определенно ориентированную систему специфических клеток, выполняющих основную функцию органа.

Тканеспецифичные прогениторные клетки (клетки-пред­шественницы) — малодифференцированные клетки, которые располагаются в различных тканях и органах и отвечают за обновление их клеточной популяции, то есть замещают погибшие клетки. Их убыль при необходимости попол­няется мигрирующими из костного мозга более ранними предшественницами.

Вторая — соединительная ткань, имеющая в каждом органе свою структуру, соответствующую ориентации рабочей части

К клеткам соединительной ткани относятся: фибробласты, ретикулярные клетки, тучные клетки, макрофаги (гистиоциты).

Общим свойством, характерным для соединительнотканных клеток, является секреция коллагена, эластина, ретикулина и многих гликопротеидов и гликозаминогликанов (мукополи­сахаридов). Кроме основного субстрата, создающего вместе со специфическими клетками органа его рабочую архитекто­нику, клетки соединительной ткани обеспечивают условия для выполнения специфическими клетками функций данного органа.

Волокна соединительной ткани — коллагеновые, ретикулярные и эластические — играют важную опорную роль.

Основное вещество соединительной ткани или матрикс состоит из множества макро- и микромолекулярных соеди­нений разного происхождения. Группа микромолекулярных соединений включает витамины, продукты обмена веществ, некоторые гормоны, молекулы кислорода, углекислого газа, азота, ряда ионов и воду.

Макромолекулярные соединения представлены гликозаминогликанами (мукополисахаридами), гликопротеидами, растворимым и нерастворимым тропоколлагеном, эластином и белками крови.

По своей структуре внеклеточный матрикс представляет собой тонкую трехмерную решетку протеогликанов и гликозаминогликанов. Протеогликаны состоят из молекул гиалу­роновой кислоты, на которых при помощи связующих белков (трисахаридов) закрепляется коровый (core) протеин. Высокополимерные сахара (хондроитин сульфат, кератан сульфат) притягивают к себе молекулы воды, образуя гидратные оболочки. Гомотоксины «застревают» («набиваются») между иголочками (сахарами) и тоже образуют гидратные оболочки. В связи с этим матрикс набухает и переходит из жидкостного состояния (золя) в состояние геля (желеобразное). Резиноподобный эластин добавляет упругость, а адгезивные белки обеспечивают прикрепление клеток в определенных местах матрикса. Полисахариды в тканевом геле являются высокогидрофильными и образуют гели даже в низких концентрациях. Они также накапливают отрицательный заряд, который притягивает катионы, такие как ионы натрия, которые, будучи осмотически активными, вызывают большой приток воды в матрикс. Это создает давление набухания или тургор, который помогает матрик­су выдерживать значительное сдавливание. Коллаген, напротив, помогает противостоять силам растягивания

Важно помнить об интегральной роли матрикса — места, где «сходятся» все регуляторные сигналы иммунно-нейро-эн­докринной системы. От их адекватного взаимодействия зави­сит благополучие всего организма.

Внеклеточный матрикс — это зона трансмиссии — переда­чи информации (сигналов) от регуляторных систем организма к клеткам. Нервы, капилляры, лимфатические сосуды — все они заканчиваются или начинаются во внеклеточном матриксе. Ни один из них не заканчивается и не берет свое начало в клет­ке. Взаимодействие различных систем (нервной, эндокринной, иммунной, сердечно-сосудистой) происходит посредством об­мена нейротрансмиттерами, которые управляются внеклеточ­ным матриксом. Клетка окружена внеклеточным матриксом, и качество ее функционирования зависит от чистоты внекле­точного матрикса и его трансмиссионных способностей.

Межклеточное пространство и матрикс еще называют транзитным участком или «молекулярным ситом», т. к. через него осуществляется транспорт питательных веществ и кис­лорода из крови к клеткам, а из клеток в кровь опять же через него поступают метаболиты, токсины и углекислый газ. Также через него из крови к рецепторам клеток движутся гормоны, а от нервных окончаний — медиаторы.

Третья часть функционального элемента — микроциркуляторная единица — ангион, которая обеспечивает оптимальный кровоток (перфузию крови в пределах микрорегиона) и далее транспорт (проникновение) газов и веществ через стенки об­менных сосудов.

Под микроциркуляторной единицей (ангионом) понимает­ся совокупность микрососудов, включающих артериолу и ве­нулу вместе с капиллярами и метартериолой, которая является своеобразным артериоловенулярным анастомозом, имеющим черты строения артериол и капилляров.

Отток лимфы обеспечивается лимфатическими капилляра­ми. К органной микроциркуляции относятся и артериолове­нулярные анастомозы (шунтовые, сбрасывающие кровь при особых условиях кровообращения).

Важными звеньями функционального элемента органа являются нервные образования, иннервирующие специфические клетки данной микрообласти, в частности сосудодвигательные волокна, а также набор физиологически активных веществ.

Функции функционального элемента находятся под регулирующим влиянием трех основных групп медиаторов:

1. Локальные медиаторы — выделяются тучными клетками и другими клетками соединительной ткани. Особое место среди них занимают производные арахидоновой кислоты, которые относятся к простагландин-тромбоксановой системе. Они мо­гут синтезироваться во всех тканях организма. Однако такой простагландин, как простациклин (11212), по преимуществу высвобождается из эндотелия сосудов и некоторых других тка­ней, тромбоксаны — главным образом из тромбоцитов. Можно назвать локальными медиаторами и вещества, высвобождаю­щиеся из холинергических (ацетилхолин) и адренергических (норадреналин) нервных окончаний.

2. Циркулирующие (или т. н. плавающие) медиаторы — вещества систем фактора Хагемана (XII) и комплемента, которые находятся в плазме крови и могут проявлять свою активность в любой момент, когда после соответствующего стимула развер­тывается каскад метаболических цепных реакций, приводящих к образованию кининов, коагуляции крови или фибринолизу.

3. Промежуточная группа физиологически активных веществ — медиаторы, выделяющиеся из подвижных клеток воспалительного процесса, которые могут находиться в крови и тканях. Это вещества, выделяемые ПМЯ‑лейкоцитами, клет­ками моноцитарно-макрофагальной системы и лимфоцитами.

В качестве координатора функций клеток функционального элемента, по всей видимости, выступает макрофаг, секрети­рующий ряд физиологически активных веществ, в частности TNF и VEGF

В физиологических условиях существует баланс между гибелью отдельных структур функционального элемента и их восстановлением, который может быть нарушен под воздей­ствием различных повреждающих факторов. Незначительное преобладание разрушения структур функционального элемента над их новообразованием практически никак не сказы­вается на функции последнего. По достижении повреждения определенной критической величины его функция наруша­ется, а при повреждении значительного количества функци­ональных элементов нарушается уже и функция органа или ткани.