Факторы, вызывающие нарушение сурфактантной системы легких.
1). Прямое повреждающее действие на сурфактантную систему ингаляций хлора, табачного дыма, паров этилового спирта, органических растворителей, а также повышенных концентраций озона, кислорода, углекислого газа, что приводит к развитию дыхательной недостаточности. Повреждение сурфактантной системы возможно при длительной искусственной вентиляции легких, особенно большими объемами. Однако эти повреждения обратимы.
2). Пневмонии, отек легких, ателектаз, эмфизема, пневмосклероз, тромбоэмболии, а также любые воздействия, нарушающие перфузию легких, а следовательно и метаболическую их функцию, тормозят продукцию и способствуют разрушению сурфактанта. А это ведет к ателектазам (ателектазированию), что, в свою очередь, может вызвать дальнейшее поражение сурфактантной системы. Создаются порочные круги.
3). Ионизирующая радиация вызывает дегрануляцию альвеолярных эпителиальных клеток, нарушение метаболизма лецитина, снижение уровня фосфолипидов и, в конечном итоге, исчезновение поверхностно-активной выстилки альвеол. При этом кроме возникновения ателектазов, возможно развитие бактериальной инфекции в легочной ткани, т.к. ПАВ инактивируют и удаляют вредные вещества, попадающие на поверхность альвеол. В этом процессе принимают участие гидролитические ферменты, которые освобождаются вместе с компонентами сурфактанта из больших альвеолярных клеток и выходят на поверхность альвеол.
Вместе с тем, сурфактант может служить питательной средой для некоторых микроорганизмов, которые, поглощая основные компоненты сурфактанта, разрушают его (т.е. бактерии, которые способны синтезировать или усваивать фосфолипиды типа лецитина). К ним относятся многие сапрофиты, а также условно патогенные микроорганизмы, такие как кишечная палочка и стрептококк. Опять создаются порочные круги. Кстати, по последним данным, низкий уровень синтеза фосфолипидов, главным образом, дипалмитоллецитина и разрушение пневмоцитов II типа, являются причиной т.н. «коллапса» легких после перенесенной пневмонии, вызванной вирусом гриппа.
Асфиксия новорожденных, особенно недоношенных, довольно часто связана с развитием синдрома гиалиновых мембран, в основе которого лежит нарушение синтеза сурфактанта. Педиатры называют это респираторный дисстресс-синдром.
Пневмоциты II типа: их дифференцировка заканчивается к 32-36 неделе беременности и с этого срока они начинают продуцировать сурфактант. У ребенка, родившегося до 36‑й недели, имеющиеся запасы сурфактанта обеспечивают начало дыхания, но из-за отстаивания синтеза сурфактанта от темпов его распада постепенно развивается дисстресс-синдром. Скорость обновления сурфактанта у взрослых 14 часов, а у новорожденных она в 10-12 раз выше. [Для педиатров применяется заместительная терапия экзогенным синтетическим сурфактантом (экзосурфнеонатал производства Великобритании) как для лечения по жизненным показаниям, так и с профилактической целью у недоношенных детей с высоким риском развития респираторного дисстресс-синдрома. Экзосурфактант вводится через эндотрахеальную трубку аппарата ИВЛ. С профилактической целью его вводят в первые 2 часа жизни, а с лечебной – в возрасте от 2-24 часов. Доза 5 мл/кг. Применение препарата приводит к снижению летальности на 60%.
Таким образом, в легких имеется сложная система, ответственная за стабильность альвеолярной структуры и проницаемость аэрогематического барьера. С нарушением этой системы тесно связаны вопросы патогенеза многих заболеваний различной этиологии, а поиск препаратов, способных нормализовать сурфактантную систему легких, следовательно, приведет и к эффективности их лечения.
ОДЫШКИ
Одышка(dyspnoe) - неприятное, порой мучительное ощущение недостатка воздуха, т.е. одышка — это ощущение «сбоя», дыхательный дискомфорт. Она обычно сопровождается изменениями глубины, частоты, иногда ритма дыхательных движений.
Ощущение недостатка воздуха возникает в результате чрезмерного возбуждения из дыхательного центра на вышележащие лимбические структуры головного мозга, в которых формируется это ощущение. Обычно это сигнал о неблагополучии, нарушении функции внешнего дыхания. Видимо, и подбугорная область принимает участие в формировании ощущения дых. дискомфорта. В ней локализуются центры эмоций, в частности, страха. Одышка, как ни одно другое ощущение, сопровождается чувством страха, а страх сам по себе может привести к ощущению одышки.
Одышка —сигнал о том, что «автоматические»механизмы уже не в состоянии компенсировать нарушения в системе внешнего дыхания. Этот сигнал побуждает к экстренному включению сознательной, произвольной сферы регуляции. Таково, видимо, биологическое значение одышки.
Факторы, вызывающие возбуждение дыхательного центра:
1. Рефлексы с дыхательных мышц.
Импульсация в дых. центр особенно усиливается при возбуждении рецепторов растяжения межреберных мышц и диафрагмы.
Это возникает как при уменьшении эластичности легких и сужении дыхательных путей, так и при выполнении тяжелой физической работы, требующей значительного напряжения инспираторных мышц (для обеспечения возросшей вентиляции легких).
Это главный фактор, вызывающий одышку ( в эксперименте такая одышка возникает при дыхании через маску или в плотно облегающей одежде, стесняющей движения грудной клетки).
2. Юкстакапиллярные или Y —рецепторы в интерстикции легких обладают постоянной тонической активностью, которая поступает в ДЦ по тонким С‑волокнам блуждающих нервов (рефлекс Брейера). Импульсация с этих рецепторов резко увеличивается при застое крови в малом круге, при воздействии на них серотонина, ацетилхолина, гистамина и других БАВ. При раздражении этих рецепторов возникает частое и поверхностное дыхание (рефлекс Брейера). В отличие от него, рефлекс Геринга- Брейера, участвующий в механизме переключения фаз дых. цикла, осуществляется с помощью толстых миелинизированных афферентных волокон блуждающих нервов и рецепторов растяжения мелких бронхов.
3. Ирритантные рецепторы (синоним быстроадаптирующиеся рецепторы) расположены в эпителии и субэпителиальном слое всех воздухоносных путей. Эти нервные окончания обладают свойствами одновременно механо- и хеморецепторов. Они раздражаются при достаточно сильных изменениях объема легких, причем как при увеличении, так и уменьшении. Кроме того, раздражителями ирритантных рецепторов являются пылевые частицы, пары едких веществ во вдыхаемом воздухе, избыточное накопление слизи в воздухоносных путях (а также некоторые БАВ, в частности, гистамин). Резкое возбуждение ирритантных рецепторов происходит при бронхитах, трахеитах (при этом возникает кашель), а также при пневмониях, ателектазах, застое крови в малом кругу кровообращения.
4. Измененный газовый состав крови (т.е. регуляция «по отклонению»). Гипоксемия, гиперкапния, ацидоз возбуждают дыхательный центр. Гипокапния изменяет возбудимость дыхательного центра к др.стимулам и может способствовать его истощению. Возбуждаются как центральные, так и периферические хеморецепторы.
5. В слизистой носа есть рецепторы, раздражение которых воздушной струей, ее давлением, низкой температурой возбуждает дыхательный, сосудодвигательный центры и некоторые др. отделы ЦНС.
Но в области гортани и трахеи имеются рецепторы, раздражение которых через центр вагуса тормозит функцию дыхательных, сосудодвигательных центров, т.е. рефлекторные влияния с верхних дыхательных путей,трахеи, гортани делают работу дых. центра устойчивой.
Одышка —один из самых тягостных симптомов клинической патологии. Изучение механизмов одышки требует исследования на человеке —только он может дать отчет о своих субъективных ощущениях. Поэтому у человека в бессознательном состояни одышки не бывает. Но субъективные ощущения нехватки воздуха далеко не всегда совпадают с объективными признаками нарушения дыхания. Например, гипоксемия —один из основных признаков дыхательной недостаточности, между тем, вместо мучительного ощущения одышки, она может вызвать необычно радостные эмоции или даже состояние эйфории. В условиях гипоксии в мозге могут вырабатываться вещества типа эндорфинов, действующих на опиатные рецепторы. Напротив, ощущение удушья сохраняется в условиях гипервентиляции и даже при даче кислорода, если имеется затруднение дыхания. Ощущение недостатка воздуха может быть настолько тяжелым, что иногда следует искусственно его подавлять блокадой проприорецепторов дыхательных мышц.
.
з-
я
.
Ярославская государственная медицинская академия.
Кафедра патофизиологии.
Лечебный и педиатрический факультеты.
Лектор: доц. Фафурина М.Л.
ПАТОФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ.
Лекция № 3.
Патогенез изменений внешнего дыхания
при некоторых поражениях дыхательного аппарата и сердца.
.
I. Нарушение проходимости верхних отделов дыхательных путейможет быть:
1. В результате частичной или полной их обтурации, например,а) западение языка во сне, в условиях наркоза, в коматозном состоянии; б) попадание пищи или инородных тел (пуговицы, монеты). Причем аспирация инородных тел в верхние отделы дых. путей является, преимущественно, патологией детского возраста. Это объясняется узостью просвета дых. путей и плохой координацией мышц, закрывающих гортань. На возраст до 3‑х лет приходится от 50 до 80% аспирации инородных тел. {Всего 4% инородных тел локализуются в области гортани. Обычно они застревают во внутригрудных участках трахеи и главных бронхов}. [Инородными телами у пожилых людей могут быть зубные протезы, особенно при приеме алкоголя, который значительно ослабляет защитные рефлексы с гортани].
2. При воспалении, отеке гортани ( дифтерическое воспаление —истинный круп, другой этиологии, чаще вирусной —ложный круп).
3. При спазме или параличе мышц гортани психогенного ( например, при истерии) или рефлекторного (например, при вдыхании газообразных веществ) происхождения. При этом может возникнуть, так называемый «клапанный эффект», в том случае, если инородное тело расположено над или чаще под (ниже) голосовых связок и оно не фиксировано или, если имеются рыхлые податливые ткани в связи с их воспалением.
Возникает редкое и глубокое дыхание с преимущественным затруднением вдоха. Его называют стенотическое дыхание, стридор, инспираторная одышка (inspiratio —вдох).
В норме ноздри и голосовая щель на вдохе расширяются и воздух проходит свободно. При наличии препятствия в верхних отделах дых. путей на вдохе, (т.к. давление ниже сужения будет отрицательным), инородное тело прижимается к голосовой щели, а отечные, воспаленные ткани спадаются. На выдохе давление становится положительным, происходит расширение суженного места: инородное тело приподнимается, а отечные ткани раздвигаются.
Усиленно работающая по преодолению препятствия дых. мускулатура возбуждает дых. центр, вызывая одышку. Вдох и выдох прерываются позднее, запаздывает включение рефлекса Геринга-Брейера, этот рефлекс позднее обрывает вдох и выдох, т.к. воздух с трудом попадает в легкие. Способствует возникновению одышки и импульсация с гортани и трахеи в связи с перепадами давления.
Чем форсированнее будет вдох, тем он больше будет затруднен. Надо постараться успокоить больного, рекомендовать ему вдыхать медленно, тем более что возбуждение увеличивает потребность в кислороде, но не медлить с интубацией или трахеотомией, если это необходимо по жизненным показаниям, т.к. больной может погибнуть из-за: а) нарастания стеноза, б) истощения дых. центра, в) истощения дых. мускулатуры, которая в условиях утомления подвергается дистрофическим изменениям. Особенно это относится к детям раннего возраста, у которых грудная клетка мягкая, податливая, западает при затруднении вдоха и не может обеспечить высокое отрицательное давление, благодаря которому растягиваются легкие.
Если при вдохе клапанного эффекта нет, то вдох и выдох затрудняются примерно одинаково и возникает глубокое редкое дыхание (брадипноз).
II. Нарушение проходимости отделов нижних дыхательных путей.Рассмотрим приступ бронхиальной астмы, при котором сужены мелкие бронхи и, особенно, бронхиолы в результате спазма их гладкой мускулатуры, отека и образования вязкой слизи.
Сужение воздухоносных путей приводит к повышению их аэродинамического сопротивления, так называемого неэластического сопротивления, которое зависит от поперечного сечения и длины трубки (а также вязкости газа). При этом величина сопротивления дых. путей обратно пропорциональна 4‑ой степени их радиуса. [ Если радиус уменьшается в 2 раза, то сопротивление увеличивается в 16 раз]. У больных затрудняется и вдох, и выдох, но особенно выдох (экспирацио). Поэтому одышку при таком нарушении дыхания называют экспираторной.
В норме вдох осуществляется активно, а выдох пассивно за счет эластической тяги легких, брюшного пресса, опускания ребер. На вдохе давление в альвеолах становится отрицательным, находящиеся между ними мелкие бронхи, бронхиолы несколько расширяются. На выдохе давление становится положительным и бронхиолы сдавливаются (вдох несколько легче, больше затруднен выдох).
В начале приступа дыхание может быть достаточно глубоким, не частым. В связи с нарастанием затрудненного выдоха пассивный выдох оказывается несостоятельным. Некоторое время компенсация идет при пассивном же выдохе за счет дыхания на более высоком уровне, т.е. за счет усиления тяги легких, брюшного пресса, грудной клетки. При дальнейшем увеличении бронхиальной обструкции этот механизм исчерпывается. Включается выдыхательная мускулатура, выдох становится активным. Это важный неблагоприятный фактор в развитии приступа, т.к. при наличии бронхиальной обструкции прибавляется еще одна сила, суживающая бронхиолы. Дело в том, что теперь легкие при выдохе сдавливаются извне, давление на выдохе в альвеолах растет и находящиеся между ними мелкие бронхи и, особенно, бронхиолы (0,2мм в диаметре) дополнительно сдавливаются. Причем, чем они уже, тем легче сдавливаются, а узких бронхиол (относительно) больше у детей. В стенках бронхиол нет опорных хрящевых элементов, поэтому они ведут себя как податливые трубки, спадающиеся, когда внешнее давление превышает давление в их просвете. Кроме того, через суженные бронхиолы газ (воздух) идет с большей скоростью, а по закону Бернулли, чем с большей скоростью по трубке стремится газ, тем меньше его давление на стенку этой трубки, (принцип водоструйного насоса, создается разряжение). Давление внутри бронхиолы уменьшается, что
способствует еще большему сдавливанию ее на выдохе.
Выдох все более затрудняется, удлиняется. Некоторые бронхиолы на выдохе совсем перекрываются и образуют воздушные ловушки, куда воздух входит, а выйти не может —«феномен экспираторного закрытия»(«экспираторный коллапс»). Воздух во время активного выдоха из таких альвеол с высоким давлением может переходить в соседние альвеолы через соединительные поры Кона. Это еще более затрудняет газообмен.
По мере затруднения выдоха остаточный объем все более увеличивается, альвеолярная вентиляция становится все более неравномерной, имея тенденцию к уменьшению. Нарастает гипоксемия, которая раздражает дых. центр. Но дых. центр возбуждается, главным образом, вследствие затруднения дыхания (импульсация с мышц).
В условиях вздутых легких (все время как бы на вдохе) уже небольшая порция воздуха включает рефлекс Геринга-Брейера. Дыхательный объем резко уменьшается, т.к. резервный объем вдоха уже исчерпан. Дыхание у многих больных (с этого момента) становится поверхностным и частым. В других случаях дыхание не учащается в связи с растянутостью фаз дыхательного цикла, особенно выдоха, который более затруднен. Вентиляция становится все менее эффективной, а сам дыхательный акт поглощает все больше энергии —больше половины (до 3/4 О2).
Образно так характеризуют возникшую ситуацию: «Нормальный человек дышит, чтобы жить, а больной в состоянии приступа живет, чтобы дышать», т.е. вся энергия, все силы уходят на дыхание. Присоединяется гиперкапния, т.е. присоединяется вентиляционная форма дыхательной недостаточности. Возникает острая угроза жизни.
Высокое внутриальвеолярное давление на выдохе затрудняет легочное кровообращение. Возникает легочная гипертензия. Подобные изменения могут наблюдаться и при бронхитах, особенно бронхиолитах, другой этиологии (не аллергической). Повторяющиеся приступы бронхиальной астмы, бронхитов в конце концов, приводят к эмфиземе легких.