Wstrząs jest zespołem patologicznych procesów ogólnoustrojowych wynikających z załamania się autoregulacyjnych mechanizmów kompensujących zaburzenia przepływu krwi na poziomie komórkowym.

Zaburzenia te upośledzają przepływ krwi przez ważne dla życia narządy, a przede wszystkim przez mózg, serce, płuca, wątrobę i nerki.

Miarą wydolnego przepływu krwi poza naczynia włosowate jest zapewnienie realizacji przez komórkę jej podstawowych funkcji życiowych. Z jednej strony jest to dostarczenie komórce substancji odżywczych, z drugiej natomiast wydolnego jej „oczyszczenia' z różnorodnych substancji powstających w czasie przemian biologicznych.

PRZYCZYNY WSTRZĄSU:

Współcześnie przyjmuje się, że zaburzenia przepływu krwi na poziomie komórkowym są wywołane:

• zmniejszenie objętości krwi krążącej

• ostra niewydolnośc mięśnia sercowego

• gwałtowne zaburzenia naczynioruchowe

• krwotok

• utratę płynu pozakomórkowego

W różnorodnych stanach klinicznych przyczyny te mogą występowac równocześnie.

Przyjmuje się również, że zaburzenia obserwowane we wstrząsie dotyczą przede wszystkim mikrokrążenia określanego mianem „trzeciej siły” układu krążenia. Wielkośc oporu naczyniowego jest regulowana siłą skurczu zwieraczy tętnic przedwłosowatych, zwanych także naczyniami oporowymi.

Mikrokrążenie zapewnia jednocześnie utrzymywanie równowagi między przestrzenią śród- i pozakomórkową oraz reguluje ukrwienie poszczególnych obszarów tkanek i narządów przez zamykanie i otwieranie połączeń tętniczo- żylnych.

Odpowiedzią mikrokrążenia na zmniejszenie objętości krwi krążącej jest skurcz zwieraczy tętniczek przedwłosowatych, co prowadzi do wzrostu oporu naczyniowego i jednoczesnego spadku ciśnienia filtracyjnego w naczyniach włosowatych. Przy prawidłowym ciśnieniu osmotycznym i zmniejszeniu ciśnienia filtracji wzrostu przenikania płynu do układu naczyniowego zwiększając tym samym objętość krwi krążącej.

Jeżeli w tym okresie nie nastąpi samoistne lub w wyniku podjętego leczenia przywrócenie wymaganej objętości krwi krążącej i wymaganego przepływu naczyniowego, następuje w niektórych obszarach naczyniowych zamknięcie przepływu krwi przez skurcz zwieraczy tętniczek przedwłosowatych z jednoczesnym otwarciem połączeń tętniczo- żylnych, co umożliwia bezpośredni przepływ krwi z układu tętniczego do układu żylnego

Konsekwencją takiego stanu rzeczy jest zmniejszony dowóz tlenu i substancji energetycznych do komórek oraz zainicjowanie przemiany beztlenowej z narastającą krasicą. Pogłębiająca się krasica i niedotlenienie uszkadzają komórki śródbłonka naczyniowego, co prowadzi do otwarcia zwieraczy przedwłośniczkowych, porażennego rozszerzenia naczyń włosowatych i zwiększania ich przepuszczalności

Procesowi temu towarzyszy utrata wody i białka do przestrzeni pozanaczyniowej, zwiększenie pojemności układu naczyń włosowatych, zmniejszenie szybkości przepływu krwi ze wzrostem jej lepkości. Pogłębiającemu się uszkodzeniu komórki towarzyszą jednocześnie zaburzenia metaboliczne przemiany białek i lipidów oraz gospodarki wodno- elektrolitowej i kwasowo- zasadowej

ZABURZENIA WODNO- ELEKTROLITOWE WE WSTRZĄSIE

Przyczyną utraty jonów wapniowych i magnezowych z kom. oraz napływu jonów sodowych , wapnia i wody do wnętrza komórki jest obecnośc związków toksycznych generowanych w czasie wstrząsu, które z jednej strony działają jak jonoforezy, czyli nośniki jonów, z drugiej natomiast zwiększy przepuszczalnośc błony komórkowej przez zmianę jej potencjału błonowego.

Zaburzenia metaboliczne we wstrząsie przejawiają się także lipolitycznym działaniem katecholamin, które wywołują rozerwanie warstwy dwulipidowej błony komórkowej. Prowadzi to do zaburzeń stereo struktury błon biologicznych i jest związane z generowaniem znacznych ilości reaktywnych form tlenu, które nieuchronnie prowadzą do wybuchu tlenowego komórki

Wolne rodniki są atomami, grupami atomów lub cząsteczek, które posiadają na ostatnim orbitalu co najmniej jeden niesparowany elektron. Decyduje to z jednej strony o dużej jego nietrwałości, a z drugiej o znacznej reaktywności.

Powstają one także w wyniku hemolitycznego rozszczepienia wiązań kowalencyjnych na wzór heterolityczny, co powoduje, że jeden fragment zachowuje oba elektrony i staje się anionem, drugi natomiast fragment wiązania traci elektron stając się tym samym kationem.

W rozszczepieniu hemolitycznym wiązań kowalencyjnych następuje rozpad symetrycznie, co powoduje, że oba fragmenty zachowują pojedynczy elektron stając się tym samym wolnymi rodnikami.

REAKTYWNE FORMY TLENU

• O₂ - anionorodnik ponadtlenkowy- dobry reduktor, słaby utleniacz

• HO- rodnik hydroksylowy-ekstremalnie reaktywny, dyfunduje na niewielkie odległości

• HO₂ -rodnik wodorotlenkowy-silny oksydant o większym powinowactwie do lipidów niż anionorodnik ponadtlenkowy, mogący inicjowac peroksydację lipidów

• ROO-rodnik nadtlenkowy-mniejsza zdolnośc do utleniania niż rodnik hydroksylowy, ale o większej zdolności do dyfuzji

• RO-rodnik alkoksylowy-pośrednia reaktywnośc z lipidami między rodnikiem nadtlenowym, a rodnikiem hydroksylowym

• H₂O₂ -nadtlenek wodoru-łatwo dyfundujący oksydant

• ¹O₂ -tlen singletowy- silny oksydant o okresie półtrwania 10^-6 s

BIOLOGICZNE SKUTKI DZIAŁANIA REAKTYWNYCH FORM TLENOWYCH

• utlenianie związków niskocząsteczkowych

• upośledzenie funkcji surfaktanta płucnego

• transformacja nowotworowa komórek i powstawanie mutacji

• peroksydacja lipidów

• inaktywacja enzymów i białek transportowych

• zaburzenia struktury cytoszkieletu oraz wewnątrzkomórkowej hemostazy Ca²⁺

• inhibicja fosforylacji oksydacyjnej w mitochondriach

• zaburzenia syntezy proteoglikanu

• agregacja krwinek płytkowych

• depolimeryzacja kwasu hialuronowego

• modyfikacja właściwości antygenowych komórek

• pęknięcie nici DNA z degradacją rybaz

• degradacja kolagenu z utratą zdolności żelowania

PEROKSYDACJA LIPIDÓW

przyciąganie atomów wodoru z łańcuchów lipidowych przez reaktywne formy tlenu

zniekształcenie cząsteczek lipidów

łączenie się z sąsiadującymi cząsteczkami tlenu

rodnik peroksylowy

wiąże się z elektronami sąsiadującymi cząsteczek lipidów lub białek, błony komórkowej

wodorotlenek lipidów rodnik alkoksylowy

REAKTYWNE FORMY TLENU

ŚMIERC KOMÓRKI

WPŁYW REAKTYWNYCH FORM TLENU NA APOPTOZĘ

• fragmentaryzują nici DNA

• aktywacja kapsaz

• interferencja z komórkowymi szlakami przekazywania informacji zależnymi od fosforylacji reszt tyrozynowych

• aktywacja czynników transkrypcji

• ekspresja genów śmierci komórkowej

HIPOTEZA KROEMERA

REAKTYWNE FORMY TLENOWE

niespecyficzne „uprzepuszczelnienie” błon mitochondrialnych czyli tworzenia i otwierania „mega kanałów mitochondrialnych”

aktywacja apopoiny (CPD32), czyli jednej z proteaz z rodziny kapsa, która indukuje apoptozę

OTWARCIE „MEGAKANAŁÓW MITOCHONDRIALNYCH”

• upośledzenie utlenowania układu di nukleotydów nikotynoamidoadeninowych (NADH/NAD+ i NADPH/NADP+)

• upośledzenie utlenowania trioli (GSH/GSSG)

Niespecyficzne „uprzepuszczelnianie” błony mitochondrialnej jest mechanizmem uszkadzającym mitochondria, natomiast apoptoza pozwala na eliminowanie komórek wytwarzających nadmierną ilośc reaktywnych form tlenu.

Obecnie przyjmuje się, że apoptoza wykształciła się w toku endosymbiozy prokariotycznych przodków mitochondria, jako proces umożliwiający zabijanie komórki- żywiciela w przebiegu zaburzeń metabolizmu tlenowego.

Uruchomieniu procesu „zaprogramowanej śmierci komórki” na skutek wzrostu stężenia reaktywnych form tlenu w wyniku niedotlenienia tkankowego, może być jednym z mechanizmów postępującej destrukcji komórkowo- tkankowej we wstrząsie.

K⁺

Na⁺Ca⁺⁺

K⁺Mg⁺⁺

H2O

Na⁺

---