Компенсаторно-адаптационные реакции

Определение. Компенсаторно-адаптационныее реакции — реакции, направленные на оптимальное функционирование организма в условиях изменения внешней или внутренней среды.

Адаптация (приспособление) к изменяющимся условиям существования происходит путем компенсации, то есть уравновешивания недостаточности функции изменившихся под действием неких факторов структур более активным или измененным функционированием других, неповрежденных структур. Если под действием какого-либо фактора внешней или внутренней среды происходит повреждение органа, то для возмещения образовавшегося дефекта и нормализации функции требуется усиленная работа сохранившихся его частей и даже других органов родственных ему в функциональном отношении.

Встречаемость. Проявления компенсаторно-адаптационных реакций обнаруживаются как при любых заболеваниях, так и в здоровом организме.

Например, редкий человек не имеет уплотнений (гиперкератоза) кожи на пальцах стоп (сухих мозолей), что является приспособительной реакцией в условиях ношения тесной обуви. Содержание эритроцитов в крови у курильщика оказывается выше, чем у некурящего: таким образом организм первого приспосабливается к тому, что его хозяин регулярно использует часть своего гемоглобина не по назначению, а для превращения его в карбоксигемоглобин при вдыхании с табачным дымом угарного газа.

Классификация. Приспособления к изменяющимся условиям внешней среды происходят на биоценотическом, популяционном, организменном, системном (имеется в виду система органов), органном, тканевом, клеточном, субклеточном, молекулярном уровнях. Патологическая анатомия изучает адаптацию на системном, органном, клеточном и субклеточном уровнях.

Различают адаптацию срочную и долговременную. В случае внезапно возникшей необходимости организм включает имеющиеся в его распоряжении резервы, резко повышающие функциональные возможности той или иной системы или всего организма.

Резервные возможности здорового организма чрезвычайно велики и изучены лишь в малой степени. Так, например, достоверно зафиксирован случай, когда в США преступник, убегавший от преследовавших его полицейских, перепрыгнул с крыши одного дома на крышу другого и убежал. Расстояние, преодоленное беглецом, оказалось больше, чем рекорд мира по прыжкам в длину на то время, хотя было известно, что этот человек никогда систематически не занимался спортом. В Калифорнии старушка во время пожара стащила со второго этажа сундук со своим девичьим приданным — этот сундук потом двое крепких мужчин не могли оторвать от земли!

Надежность и резервные возможности организма обусловлены 1) многократным дублированием одних и тех же функций различными системами (например, контроль за тонусом резистивных сосудов путем нервных импульсов и гуморальных факторов) и 2) наличием избыточного количества структурных элементов (например, подсчитано, что для того, чтобы не было печеночной недостаточности, достаточно всего 10% гепатоцитов).

Вместе с тем, понятно, что для систематического напряженного функционирования органа или системы органов никаких оперативных резервов не хватит: нужна долговременная адаптация в виде структурной перестройки, соответствующей новым условиям жизнедеятельности. Изменения, являющиеся проявлением долговременной адаптации, изучает патологическая анатомия, в то время как механизмы срочной адаптации — предмет изучения нормальной и патологической физиологии1.

К проявлениям долговременной адаптации относят:

— гиперплазию и гипертрофию — увеличение размеров клеток, ткани, органа,

— атрофию — уменьшение размеров клеток, ткани, органа,

— регенерацию нормальную и патологическую,

— инкапсуляцию — отграничение здоровых тканей от повреждающего фактора в случае невозможности его устранения.

Аплазия, агенезия (неразвитие органа или его компонентов) и гипоплазия (недоразвитие) носят дизэмбриогенетический характер и к компенсаторно-адаптационным процессам не относятся.

Условия возникновения. Непременным условием развития структурных компенсаторно-адаптационных изменений в организме является длительный или повторяющийся характер патологического воздействия. Например, длительное голодание приводит к структурной перестройке организма в виде атрофии его тканей. Повторяющиеся в течение длительного времени приступы кашля у больного хроническим бронхитом приводят к гипертрофии и гиперплазии гладких мыщц в стенках бронхов.

Воздействия, приводящие к адаптивным структурным изменениям в организме, это:

— стимулирующие факторы (гормоны, тканевые факторы роста в повышенных концентрациях, нервные импульсы), ускоряющие деление клеток и/или интенсифицирующие обменные процессы в тканях;

— недостаток стимулирующих факторов,

— повреждающие факторы, например, действие табачных смол на слизистую оболочку бронхов.

Механизмы возникновения. Регулярное действие на ткани указанных факторов ведет к их адаптивным изменениям, которые в своем развитии проходят 3 фазы: становления, закрепления и истощения.

Фаза становления (аварийная) характеризуется включением всех структурных резервов в ответ на какое-то патогенное воздействие. Было бы неверным полагать, что в эту фазу изменения носят чисто функциональный характер. Например, если в обычных условиях действует закон асинхронности функционирования структурных элементов органа, то в аварийных условиях в функционирование включаются все элементы, что требует временной перестройки кровоснабжения органа, изменения диаметра сосудов, кровенаполнения, открытия анастомозов и т.д., хотя, конечно, эти изменения стуктуры в эту фазу носят временный характер, и исчезают, если воздействие прекращается.

Если воздействие длится долго или регулярно повторяется, то наступает фаза закрепления адаптивных изменений. Возникает перестройка структуры и обмена веществ в органе (ткани), которая обеспечивает наиболее оптимальное выполнение функции в новых условиях. Эта фаза и есть собственно компенсация, во время которой организм (орган, ткань, клетка), несмотря на то, что он поставлен в неблагоприятные условия, функционирует так, как он должен в норме или близко к этому. Такое функционирование можно сравнить с широко улыбающейся артисткой цирка, выполняющей сложный акробатический элемент, хотя все догадываются, каких усилий ей это стоит.

Вместе с тем, любые механизмы имеют свой запас прочности и ресурс, который зависит от их конструкции, эксплуатационных характеристик материалов, из которых они сделаны, и интенсивности и длительности, а также режима их эксплуатации. Применительно к биологическому организму это означает, что длительность фазы закрепления любого адаптивного изменения зависит от конституциональных особенностей организма («пока толстый сохнет, худой сдохнет»), от адекватного поступления в него нутриентов и газов, необходимых для обмена веществ, от возраста человека и от длительности и интенсивности патологического воздействия на орган или ткань (если лампочка будет гореть в режиме перенакала, она быстрее перегорит), а также от степени патогенности фактора — чем он патогенней (например, чем более агрессивное химическое вещество будет действовать на ткань), тем короче будет фаза закрепления компенсаторно-адаптационной реакции.

В конце концов, происходит срыв адаптации, обозначаемый как декомпенсация или фаза истощения компенсаторно-адаптационной реакции. Организм уже исчерпал все своивозможности приспособления к необычным условиям, и функциональная недостаточность органа в этих условиях развивается довольно быстро.

Общеизвестно шутливое высказывание, что двигателем научно-технического прогресса является лень. Все придуманные человечеством приспособления являются прямо или косвенно энергосберегающими. Палку (представляющую собой в данном применении рычаг) и каменный топор первобытный человек взял в руки, чтобы разбить тот же плод, но с наименьшими усилиями. Водопровод древние римляне придумали, чтобы не таскать на себе воду из речки. Компьютер избавляет автора данной книги от многократного переписывания ее от руки при редактировании и т.д. Смысл любой адаптации в биологическом организме сводится к обеспечению оптимального функционирования при минимальном уровне энергетических и пищевых (в конечном счете — тоже энергетических) затрат. Если около 40% вырабатываемой в организме энергии рассеивается в виде тепла, около 30% энергии уходит только на обеспечение работы одного фермента — К⁺/Na⁺-АТФазы, то возможности для маневра оказываются явно ограниченными, и энергию приходится расходовать экономно. Поэтому все адаптационные изменения в организме сводятся к тому, чтобы:

1) сохранить целостность органа в условиях его повреждения,

2) если нет возможности устранить повреждающий фактор, то ограничить его повреждающее действие, отгородиться от него,

3) свести до минимума энергозатраты (и, соответственно, затраты питательных веществ) в условиях необычного функционирования.

Говоря о соотношении процессов компенсации и адаптации, следует понимать, что организм достигает адаптации подсистемы высшего уровня путем компенсаторных изменений в подсистемах низшего уровня. Например, адаптация организма к гипоксии в условиях высокогорья достигается компенсаторными изменениями красного костного мозга в виде увеличения его доли по сравнению с желтым костным мозгом и усиления в нем эритропоэза. Адаптация дистального отдела пищевода к забросу в него кислого желудочного содержимого достигается компенсаторной перестройкой ткани слизистой оболочки в этом отделе. Адаптация гепатоцита к необходимости систематически метаболизировать алкоголь проявляется в увеличении в нем объема гладкого эндоплазматического ретикулума, в котором происходит ферментация алкоголя.

Макроскопическая картина. Долговременная адаптация проявляется увеличением, уменьшением органов в объеме или, реже, заметной невооруженным глазом перестройкой составляющих их тканей.

Микроскопическая картина. Наблюдается увеличение, или уменьшение размеров и/или числа клеток в тканях, уменьшение объема клеток, нарушение нормального соотношения различных типов клеток в ткани или появление в ней нетипичных для нее клеток, изменение васкуляризации ткани.

Клинические проявления. Клинические проявления компенсаторно-адаптационных процессов — это всегда некие отклонения от нормального строения органов и тканей, поэтому чаще всего первоначально воспринимаются как патологические, то есть болезненные, в то время как они являются лишь проявлением адаптации организма к условиям болезни или каких-то внешних или внутренних воздействий. Мудрость врача заключается в том, чтобы правильно оценить смысл этих изменений и помочь организму бороться с их первопричиной. Попытаемся сформулировать это так: «Все, что патологическое — ненормальное, но не все, что ненормальное — патологическое». Например, увеличение селезенки, безусловно, не может быть признано нормальным, но в условиях хронической постгеморрагической анемии оно носит не болезненный, а адаптивный характер, поскольку связано с возникновением в ней очагов экстрамедуллярного кроветворения, компенсирующих повышенную потребность организма в эритроцитах. Наличие сухой мозоли на ноге не соответствует представлению о нормальном строении кожи в этой области, но срезание такой мозоли может привести к появлению на этом месте водяной мозоли или эрозии, поскольку увеличение толщины рогового слоя в этом месте до сих пор помогало коже противостоять травмирующему действию пижонских туфелек.

Адаптивную роль тех или иных наблюдаемых в организме изменений не всегда легко оценить, и если в отношении формирования рубца в стенке желудочка сердца на месте инфаркта миокарда понятно, что он компенсирует механическую неполноценность стенки желудочка в этом месте и препятствует ее разрыву, то как быть с адаптивным значением организации тромба, результатом которой является сужение просвета сосуда? А тут надо вспомнить, что компенсация осуществляется для адаптации подсистемы высшего уровня: для сосуда это плохо, а для сосудистой системы и для организма — это безусловное благо, поскольку в противном случае тромб может подвергнуться отрыву с развитием тромбоэмболии или инфицированию и гнойному расплавлению, что будет иметь для больного гораздо худшие последствия по сравнению с сужением одного из сосудов.

Таким образом, компенсаторно-адаптационные изменения являются своего рода отражением соответствующих длительных неблагоприятных воздействий на организм внешних или внутренних факторов. Обнаружить и оценить эти изменения — означает для врача понять определенные звенья патогенеза заболевания, а также помогают ему соблюдать основной принцип медицины «Noli nocere!» при принятии ответственных решений.