Patofizjologia - czyli zaburzenia czynności organizmów (czynności chorych organizmów)
Zdrowie - definicja Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) to stan pełnego, dobrego stanu samopoczucia fizycznego, psychicznego i społecznego a nie tylko nieobecność choroby.
Gdy właściciel zwierzęcia przychodzi po zaświadczenie, że zwierzę jest zdrowe to lekarz nigdy nie napisze, że jest zdrowe tylko że `nie wykazuje objawów choroby'. Jest takie powiedzenie lekarskie „nie ma ludzi zdrowych, są ludzie niedokładnie przebadani”.
Choroba - to każde zaburzenie prawidłowej struktury czy funkcji jakiejkolwiek części organizmu, narządu czy układu lub połączenie tych zaburzeń manifestujące się charakterystycznym zespołem objawów, których etiologia (przyczyna), patogeneza i zejście mogą być znane lub nieznane.
Uzupełnienie tej definicji: zespół charakterystycznych objawów występujących w określonych sytuacjach pozwala wyodrębnić tę jednostkę chorobową, nazwać ją i szukać jej przyczyny.
To jest słownikowa definicja choroby odnosząca się zarówno do chorób ludzi jak i zwierząt. Nie jest ona doskonała.
W odniesieniu do chorób zwierząt ta definicja może być rozszerzona o choroby podkliniczne (subkliniczne) - nie wywołują określonych objawów, ale te zaburzenia subkliniczne mogą być rozpoznawane na podstawie badań chemicznych, hematologicznych (krwi), biofizycznych, mikrobiologicznych lub immunologicznych.
Te zaburzenia często doprowadzają do zaburzeń produkcyjności zwierząt.
Zdrowe zwierzę produkcyjne to takie, które nie wykazuje zaburzeń w zachowaniu i czynnościach oraz ma produkcje w stopniu adekwatnym do swojego potencjału genetycznego, warunków środowiska, żywienia, pielęgnacji i użytkowania.
W odniesieniu do zwierząt produkcyjnych o chorobie będzie można mówić wtedy, gdy ich produkcyjność nie jest prawidłowa np. brojler nie rośnie dostatecznie szybko pomimo odpowiednich warunków. Tu jest rola lek wet aby przywrócić szybki wzrost. Te zwierzęta zaliczają się do chorych, a ich choroby zaliczają się do chorób podklinicznych - dopiero poważniejsze badania pozwalają ustalić przyczynę tej zmniejszonej produkcyjności.
Stan zdrowia można pojmować jako stan homeostazy a stan choroby pojmować jako sytuację, w której dochodzi do zaburzenia homeostazy.
Homeostaza to zdolność org do utrzymania w dynamicznej równowadze stałości środ wew przez co rozumie się przede wszystkim płyn zewnątrzkomórkowy, na który składają się głównie płyn śródmiąższowy oraz osocze krwi. Granice stabilności środ wew są bardzo wąskie, w warunkach prawidłowej czynności organizmu parametry charakteryzujące jego środowisko wew (np. pH krwi, stęż elektrolitów we krwi) pozostają względnie stałe. Oscylacje tych wskaźników utrzymują się w wąskich granicach. Taki stan niewielkiej oscylacji to równowaga homeostatyczna. Płyn śródmiąższowy pozostaje w równowadze uwarunkowanej przez prawidłowe procesy dyfuzji z osoczem krwi, którego skład i parametry fizykochemiczne wahają się, ale również tylko w wąskich granicach.
Homeostaza nie oznacza więc stałych wartości określonych wskaźników charakteryzujących płyny ustrojowe, ale ich oscylacje wokół pewnych wartości traktowanych jako prawidłowe. W odniesieniu do stanu homeostazy mówimy o równowadze dynamicznej. Aby utrzymać odpowiadającą tej równowadze stałość środowiska wew organizm powinien wyrównywać ewentualne odchylenia. Do utrzymania tej stałości przyczyniają się narządy i układy regulacyjne.
Sprawna regulacja odczynów przystosowawczych jest podstawą zapewnienia prawidłowej czynności organizmu czyli zdrowia. Zdrowie więc oznacza utrzymanie równowagi homeostatycznej organizmu.
Z pojęciem homeostazy wiąże się również pojmowanie adaptacji czyli przystosowania. Organizmy zwierząt i ludzi muszą przetrwać w zmiennych warunkach otoczenia, ta zdolność do utrzymania równowagi homeostatycznej zależy od zdolności przystosowawczych (adaptacyjnych) przez które rozumiemy ogół odczynów czynnościowych i strukturalnych zmierzających do zachowania homeostazy organizmu w warunkach trwającego oddziaływania na organizm niekorzystnych wpływów środowiskowych.
Organizm dzięki możliwościom przystosowawczym jest w stanie utrzymać homeostazę, mimo oddziaływania długo utrzymujących się zmian środowiska zew. Jeśli czynnik zaburzający homeostazę działa długo, lecz jego nasilenie nie przekracza granic tolerancji organizmu (tzn. wywołane zmiany nie wkraczają w obszar patologicznej regulacji), zazwyczaj uruchamia się proces przystosowania. Zmienia się w tej sytuacji punkt regulacyjny tzw. wartość sygnału nastawczego układów zaangażowanych w procesie przystosowania, a także poszerza się zakres regulacji czyli zakres w jakim oscylują odpowiednie parametry wokół punktu równowagi odpowiadającego wartości sygnału nastawczego.
Adaptacja więc z jednej strony prowadzi do przestawienia wartości sygnału nastawczego na nowy poziom regulacyjny. Z drugiej strony przyczynia się do zwiększenia amplitudy oscylacji odpowiednich parametrów.
Przykład: konie wyczynowe charakteryzują się bradykardią (wolniejszą częstością skurczów serca) jest to wyraz przystosowania się ukł krążenia do obciążenia organizmu wysiłkiem fizycznym.
przerwa
Procesy przystosowawcze wobec działających przewlekle, długotrwale czynników środowiskowych jest często trudno oddzielić od doraźnych procesów regulacyjnych (opartych na zasadzie sprzężeń zwrotnych często ujemnych i zaangażowanych w bieżące utrzymanie homeostazy).
Choć procesy regulacyjne zabezpieczające równowagę homeostatyczną różnią się od procesów przystosowawczych: czasem trwania i elementami mechanizmów regulacyjnych; to jedne i drugie związane są z procesami szeroko pojętej regulacji funkcji ustrojowych organizmu, a więc służą temu samemu celowi - zachowaniu równowagi homeostatycznej i przetrwaniu org w zmiennych warunkach.
Mechanizmy przystosowawcze odbywają się na rożnych poziomach regulacyjnych: od molekularnego, poprzez komórkowy, tkankowy, narządowy i układowy. Zdolności przystosowawcze org są bardzo zmienne indywidualnie. W zależności od uwarunkowań genetycznych można wykazywać wyższe lub niższe zdolności przystosowawcze.
Organizmy przystosowują się łatwiej do zmian narastających powoli niż do zmiany nagłej.
Niedrożność jakiegoś naczynia spowodowana zatorem będzie wywoływała rożne skutki w zależności od tempa zamykania światła naczynia. Jeśli zamykanie to będzie zachodziło powoli np. dlatego że rozwija się w nim zakrzep, który stopniowo zwęża światło naczynia to będzie możliwość rozwinięcia się krążenia obocznego, kompensującego zamknięte naczynie.
Jeśli blokada naczynia tętniczego będzie nagła przez zator, to zdolności przystosowawcze - możliwość rozwinięcia się krążenia obocznego jest prawie niemożliwa i musi dojść do miejscowej martwicy tkanki unaczynionej przez to naczynie a więc do zawału.
Dobrym przykładem odczynów homeostatycznych i przystosowawczych nie przekraczających granic prawidłowych regulacji czynności organizmu jest reakcja układów krążenia i oddychania na mierny wysiłek fizyczny.
U psa biegającego za patyczkiem doraźnie:
zwiększa się objętość wyrzutowa
częstość uderzeń serca
a więc też pojemność minutowa serca
zwiększa się też wentylacja płuc bo
zwiększa się częstość oddychania
i amplituda ruchów oddechowych,
zwiększa się wówczas również przepływ krwi przez mięsień sercowy i mięśnie szkieletowe dzięki otwarciu większej liczby naczyń w tych mięśniach.
Są to więc odczyny, które z jednej strony można określić mianem czynnościowego przystosowania do obciążenia wysiłkiem fiz, a z drugiej strony zmierzają one do zachowania stałości środowiska wew więc przyczyniają się do utrzymania homeostazy.
Trudno oddzielić odczyny adaptacyjne od procesów utrzymujących homeostazę. Jeśli obciążenie wysiłkiem fiz będzie trwało bardzo długo, a organizm jest wydolny, zdrowy, sprawny to rozwijają się zmiany strukturalne, anatomiczne, co w podanym przykładzie będzie charakteryzowało się przerostem mięśnia sercowego i mm szkieletowych więc można mówić w tym przypadku o adaptacji (przystosowaniu morfologicznym):
zwiększeniem masy mięśniowej wydolnego mięśnia serca
zwolnieniem akcji serca,
a więc zwiększenie objętości krwi napływającej do komór w czasie dłużej trwającej przerwy sprzyja zwiększeniu objętości wyrzutowej tak, aby mimo wolniejszej akcji serca zwiększyła się w pewnych granicach pojemność minutowa serca.
Z tego wynika, że w procesach przystosowawczych można odróżnić odczyny regulacyjne, czynnościowe oraz zmiany przystosowawcze, anatomiczne czyli strukturalne czyli morfologiczne.
Ale będzie to również dotyczyło odczynów przystosowawczych w warunkach patologicznych.
Przebywanie w środowisku o obniżonym ciśnieniu atmosferycznym prowadzi do zwiększenia pojemności minutowej serca i do zwiększenia wentylacji płuc oraz do uruchomienia zapasów krwi z jej zbiorników (później prowadzi do pobudzenia czynności szpiku, czyli pobudza wytwarzanie erytrocytów w szpiku kostnym).
Innym przykładem mogą być również reakcje pojawiające się w nabytych wadach serca, tu będzie dochodziło do przerostu mięśnia odpowiedniej komory lub przedsionka, co może przez pewien czas zapewnić prawidłowy stan hemodynamiczny krążenia.
Zjawisko adaptacji podobnie jak każda reakcja org w przebiegu oddziaływania na ustrój, długo działającego bodźca może mieć charakter
NORMOERGICZNY: czyli odpowiedni do nasilenia bodźca,
HIPERERGICZNY: zbyt nasilony w stosunku do działania bodźca lub
HIPOERGICZNY zbyt slaby w stosunku do bodźca nasilającego zaburzenie (ta reakcja świadczy o złym przystosowaniu organizmu, o jego wyczerpaniu)
Pozostańmy przy przykładzie dotyczącym serca. Umiarkowany przerost mięśnia sercowego (normoergiczny) jest więc korzystny z punktu widzenia organizmu. Sprzyja, ułatwia pokonaniu jakiegoś wysiłku fizycznego. U koni wyścigowych z reguły występuje przerost mięśnia sercowego sprzyjający wysiłkowi fizycznemu, ale do pewnych granic.
Przerost mięśnia sercowego może stać się nadmierny (hiperergiczny). Nadmierny przerost gdy serce zbyt powiększa swoje wymiary staje się niekorzystny. W miarę zwiększania objętości mięśnia sercowego zmniejsza się stosunek wielkości powierzchni serca do jego objętości, gdyż powierzchnia rośnie z kwadratem, a objętość z trzecią potęgą liniowych wymiarów komórek. Pojawia się względny ubytek powierzchni, co powoduje bezwzględne zmniejszanie się pobieranego przez serce tlenu i składników odżywczych. Gdy więc ma miejsce hiperergiczny przerost mięśnia sercowego, zmniejsza się utlenienie komórek mięśnia sercowego i zmniejsza się sprawność usuwania z komórek produktów przemiany materii.
Inną niekorzystną stroną hiperergicznego przerostu mięśnia sercowego jest to, że rozwój naczyń krwionośnych doprowadzających krew do mięśnia nie nadąża z powiększaniem jego masy. Dobrze jest więc gdy ów przerost, owa kompensacja, ma charakter normoergiczny. Niedobrze jest gdy przekroczone zostaną pewne granice przerostu, pojawiają się wtedy niekorzystne strony owego przerostu.
Niedobrze jest też gdy organizm nie reaguje dostatecznie, gdy adaptacja jest hipoergiczna, która to występuje wówczas gdy organizm jest wyczerpany chorobami, wyniszczony z powodu niedożywienia.
Jeśli czynnik chorobotwórczy (PATOGENNY) działa niezbyt długo, a jego nasilenie nie przekracza możliwości wyrównawczych organizmu to proces zaburzonych funkcji, przywrócenie równowagi homeostatycznej sprowadza się do uczynnienia kręgów regulacyjnych opartych na zasadzie sprzężeń zwrotnych ujemnych. Mechanizm ten zwykle prowadzi do przywrócenia prawidłowej funkcji i w konsekwencji jest efektywny.
Czynniki wewnętrzne, przede wszystkim różnorodne czynniki zew mogą zmierzać do zaburzeń dynamicznej równowagi homeostatycznej na wielu poziomach (od molekularnego, subkomórkowego poprzez komórkowy, tkankowy, narządowy i układowy). Działanie takich czynników spotyka się ze stosownymi odczynami przeciwdziałającymi.
W procesach regulacyjnych na poziomie tkankowym i narządowym mają znaczenie miejscowe układy odnoszące się przede wszystkim do przemiany materii. Przykładem może być autoregulacja przepływu krwi przez naczynia wieńcowe serca, gdy chodzi o dostosowanie podaży tlenu, co zależy od przepływu wieńcowego do aktualnego zapotrzebowania na tlen, co wynika z nasilenia procesów przemiany materii w mięśniu sercowym.
Obniżenie prężności tlenu w mięśniu sercowym prowadzące do skierowania toku przemian z glikolizy na tor beztlenowy jest przyczyną nagromadzenia się mięś sercowym mleczanu (pirogronianu) oraz adenozyny, a także prowadzi do obniżenia pH w mięśniu sercowym. To z kolei prowadzi do rozszerzenia nn wieńcowych (a więc zwiększenia przepływu krwi) aż do ustalenia nowego stanu równowagi między zapotrzebowaniem na tlen a jego podażą.
Innym przykładem MIEJSCOWEJ REGULACJI NARZĄDOWEJ jest dostosowanie przepływu krwi przez nacz płucne do prężności tlenu w powietrzu pęcherzykowym.
Najważniejszym czynnikiem determinującym stopień skurczu mm gładkich naczyń płucnych jest prężność tlenu w powietrzu pęcherzykowym. Przeciwnie do naczyń krążenia ogólnego HIPOKSJA (niedotlenienie) powoduje zwężenie nacz płucnych, która to reakcja jest nasilana przez HIPERKAPNIĘ (stan podwyższonego stęż CO2). Miejscowa hipoksja spowodowana niedostateczną wentylacją jest w płucach przyczyną miejscowego zwężenia naczyń na obszarze, na którym zachodzą te procesy.
Prowadzi do normalizacji na obszarze hipoksji w stosunku stopnia wentylacji do stopnia perfuzji (przepływu krwi) i przyczynia się do skierowania przepływu krwi do lepiej wentylowanych partii płuc. Jeśli jednak zwężenie nacz występuje na dużej przestrzeni płuc to może to być przyczyną zwiększenia ciśnienia krwi w całym układzie krążenia małego. Na poziomie układowym mechanizmy utrzymujące równowagę homeostatyczną sprowadzają się do znanych z fizjologii układów regulacyjnych opartych na zasadzie sprzężeń zwrotnych ujemnych.
O sprzężeniu zwrotnym mówimy wtedy, gdy odchylenie w układzie kontrolnym jest przyczyną dalszych zmian w tym układzie, sygnał wychodzący może podyktować sygnał wejścia.
W przypadku sprzężenia zwrotnego ujemnego zaburzenie równowagi układu jest przyczyną uruchomienia odczynów regulacyjnych zmierzających do przywrócenia stanu równowagi pierwotnej. Układ sprzężenia zwrotnego ujemnego stabilizuje więc czynność organizmu. Typowym przykładem działania takiego układu jest regulacja ciśnienia krwi.
Choroba jako zaburzenie regulacji funkcji organizmu.
Wartości wskaźników czynnościowych wahają się w pewnych granicach. Np częstość uderzeń serca i temp ciała zależy od wysiłku fizycznego; wydzielanie adrenaliny od stanu emocjonalnego; wytwarzanie kw żołądkowego od pobierania pokarmu.
Wskaźniki czynnościowe (na podstawie ich zmian sądzimy o chorobie) oscylują w warunkach regulacji prawidłowej zwanej regulacją fizjologiczną. Jeśli określony wskaźnik mimo uruchomienia odczynów regulacyjnych przekroczy poziom uznany za granicę regulacji fizjologicznej, a więc gdy amplituda oscylacji wokół wartości i sygnału nastawczego przekracza zwykłe granice to mówimy o regulacji patologicznej. Trzeba wiedzieć, że to co rozumie się jako norma jest wartością zmienną w pewnych granicach.
Lekarze dysponują normami określającymi różne wskaźniki czynnościowe organizmu i porównują wartości tych wskaźników u pacjenta sądząc na tej podstawie czy zwierzę jest zdrowe czy chore.
My weterynarze mamy większy problem bo to co jest normą w odniesieniu do temperatury ciała inaczej przedstawia się u psa, kota, krowy czy świni. Co więcej w obrębie gatunku wartości prawidłowe są podawane „od - do”. Nie ma jednej wartości tak jak się uczy, że u ludzi jest temp 36,6. U psów prawidłowa temp ciała zależy od wielkości.
PATOFIZJOLOGIA, wykład 1, dn. 02.10.2008, Strona 4 z 4,