Методические аспекты. Диагностическая оценка функциональных систем. Функциональные системы организации гомеостаза
Под ФС гомеостаза подразумевают ряд функциональных систем поддержания отдельных видов гомеостаза. Но так как все они тесно взаимодействуют между собой и зависят друг от друга, то рассмотрение методов оценки их деятельности целесообразно объединить.
Энергетический гомеостаз базируется прежде всего на основном обмене - количестве энергии, необходимой для поддержания нормальной жизнедеятельности организма в условиях полного мышечного и психического покоя, натощак при температуре окружающей среды 18-22 °С. Это довольно стабильная для каждого человека характеристика, но она зависит от массы и роста человека, возраста, пола, а также от времени суток, сезона, климатических условий и т. д. Величину основного обмена определяют методом прямой и непрямой калориметрии, исходя из того, что вся энергия, освобождаемая в процессе жизнедеятельности, - результат распада белков, жиров и углеводов с выделением при этом определенного количества тепла.
Способ прямой калориметрии основан на определении количества калорий, выделяемых человеком в специальной камере. Для этого оценивают степень нагревания содержащейся на стенках калориметра воды.
Способ непрямой калориметрии базируется на определении количества поглощаемого кислорода и выделяемой угольной кислоты в единицу времени. Пищевые вещества расщепляются до воды и СО2 с использованием О2, и исходя из их соотношения можно косвенно судить о напряженности обменных процессов и о напряженности энергетического гомеостаза. Калорическая ценность 1 л кислорода определяется дыхательным коэффициентом (процентное соотношение О2 и СО2), а тот, в свою очередь, зависит от характера употребляемых продуктов: для углеводов он составляет 1,0, для жиров - 0,7, для белков - 0,8).
Основной обмен повышается при употреблении углеводной пищи, при психоэмоциональном возбуждении и активации симпатоадреналовой (гипофизарно-надпочечниковой, инсулино-тиреоидной) системы. Его снижение отмечается во сне, при травмах, поражении вегетативных диэнцефальных центров, голодании и гипофункции нейроэндокринного аппарата.
Тепловой гомеостаз также сопряжен с основным обменом, так как энергетический обмен в организме всегда сопровождается выработкой тепла.
Поэтому к исследованию энергетического баланса организма вплотную примыкает исследование баланса теплового (два взаимно разнонаправленных процесса - теплопродукция и теплоотдача). Сохранение стабильного теплосодержания тела (теплового гомеостаза) - результат сложного регуляторного процесса. Физиологические колебания средней температуры (37 °С) внутренней среды организма и прежде всего крови не превышают 1,5С. Изменение (увеличение) ее более чем на 5-6 °С практически несовместимо с жизнью. Поэтому определение функциональной напряженности терморегуляторной системы является важным параметром оценки всего гомеостаза организма.
Метод прямой термометрии проводят путем замера температуры в разных точках тела либо с помощью контактной или бесконтактной термометрии (термография - по инфракрасному излучению). Температура разных участков кожи и ядра (внутренних органов) различна (например, печени - 38 °С, мозга -37 °С). Считается, что самым точным показателем средней температуры является температура крови в правых отделах сердца (36,6-37,0 °С).
Температура кожи в разных местах колеблется от 24,4 до 34,4 °С. Существуют колебания точки равновесия теплового баланса: суточные, сезонные. Они так же, как и основной обмен, зависят от многих причин, указанных выше. Этот уровень существенно изменяется при патологических состояниях. Оценить функциональную систему теплового гомеостаза можно не только с помощью термометрии и исследования основного обмена, описанного выше, но и по состоянию отдельных звеньев его поддержания.
Так, теплопродукция несократительного генеза оценивается путем исследования основного обмена, а термогенез сократительный (мышечная дрожь) - с помощью прямой калориметрии. Теплоотдача через теплопроведение и прямую конвекцию определяется также калориметрией, теплоотдача излучением - термографией, а испарение - визуальным йод-крахмальным тестом и регистрацией кожногальванического рефлекса.
Кислотно-щелочной гомеостаз (КЩГ) определяется по кислотно-щелочному балансу (КЩБ) в крови и тканях. Его поддерживают буферные системы, активность которых зависит от рН крови и тканей, а также от количества СО2, так как большая его часть аккумулируется и транспортируется именно в буферных системах.
Выделяют следующие варианты нарушения КЩБ:
Следует помнить, что кислотно-основной гомеостаз в значительной степени зависит от водно-электролитного гомеостаза.
Водно-электролитный гомеостаз определяется балансом попавшей и выведенной из организма воды и электролитов (ВЭБ). Основным методом исследования ВЭБ является сравнение объема потребляемой жидкости и электролитов (ионов водорода, калия, кальция, натрия, хлора, НСО3, магния и т. д.) с суточным диурезом и электролитным составом крови и экскретов (мочи, слюны, пота и т. д.). По динамике этих показателей можно довольно точно судить о функциональной активности и степени нарушения механизмов поддержания водно-электролитного состава. Общее содержание воды в организме зависит от возраста, массы тела, пола, физической активности, напряженности нейроэндокринных и метаболических процессов, а также от внешних условий (влажности, температуры и т. д.). Стабильность водно-электролитного гомеостаза в первую очередь определяют механизмы выделения (кишечник, потовые и слюнные железы, почки).
В качестве вспомогательного метода, позволяющего дать качественную оценку состоянию этого вида гомеостаза, в клинике используют визуальный осмотр или антропометрию, которые позволяют выявить наличие отеков, водной интоксикации, признаки обезвоживания и расстройства электролитного баланса. Известны следующие формы нарушения водно-электролитного гомеостаза: отрицательный - обезвоживание организма, положительный - задержка в организме воды (отеки, водянка).
Белковый гомеостаз определяется балансом поступившего (усвоенного) и выведенного из организма белка. Он оценивается точно так же, как и другие виды гомеостаза: по количеству потребленного и выведенного из организма белка (белковый баланс). Для исследования белкового гомеостаза используют все методы определения механизмов его поддержания. Белковый дисбаланс может возникать вследствие нарушения переваривания и всасывания белка, его усвоения клетками и тканями организма. Дисбаланс может наблюдаться при повреждении механизмов выведения белка. В этом случае при копроскопии в кале обнаруживаются непереваренные мышечные волокна, соединительная ткань, а в моче - повышенное содержание мочевины, мочевой кислоты, аминокислот, пуриновых оснований, аммиачных солей и креатинина. О нарушении белкового гомеостаза можно судить по повышенному теплообразованию (непрямая калориметрия), так как большая часть не используемых организмом протеинов сгорает.
А.С. Медведев
Энергетический гомеостаз базируется прежде всего на основном обмене - количестве энергии, необходимой для поддержания нормальной жизнедеятельности организма в условиях полного мышечного и психического покоя, натощак при температуре окружающей среды 18-22 °С. Это довольно стабильная для каждого человека характеристика, но она зависит от массы и роста человека, возраста, пола, а также от времени суток, сезона, климатических условий и т. д. Величину основного обмена определяют методом прямой и непрямой калориметрии, исходя из того, что вся энергия, освобождаемая в процессе жизнедеятельности, - результат распада белков, жиров и углеводов с выделением при этом определенного количества тепла.
Способ прямой калориметрии основан на определении количества калорий, выделяемых человеком в специальной камере. Для этого оценивают степень нагревания содержащейся на стенках калориметра воды.
Способ непрямой калориметрии базируется на определении количества поглощаемого кислорода и выделяемой угольной кислоты в единицу времени. Пищевые вещества расщепляются до воды и СО2 с использованием О2, и исходя из их соотношения можно косвенно судить о напряженности обменных процессов и о напряженности энергетического гомеостаза. Калорическая ценность 1 л кислорода определяется дыхательным коэффициентом (процентное соотношение О2 и СО2), а тот, в свою очередь, зависит от характера употребляемых продуктов: для углеводов он составляет 1,0, для жиров - 0,7, для белков - 0,8).
Основной обмен повышается при употреблении углеводной пищи, при психоэмоциональном возбуждении и активации симпатоадреналовой (гипофизарно-надпочечниковой, инсулино-тиреоидной) системы. Его снижение отмечается во сне, при травмах, поражении вегетативных диэнцефальных центров, голодании и гипофункции нейроэндокринного аппарата.
Тепловой гомеостаз также сопряжен с основным обменом, так как энергетический обмен в организме всегда сопровождается выработкой тепла.
Поэтому к исследованию энергетического баланса организма вплотную примыкает исследование баланса теплового (два взаимно разнонаправленных процесса - теплопродукция и теплоотдача). Сохранение стабильного теплосодержания тела (теплового гомеостаза) - результат сложного регуляторного процесса. Физиологические колебания средней температуры (37 °С) внутренней среды организма и прежде всего крови не превышают 1,5С. Изменение (увеличение) ее более чем на 5-6 °С практически несовместимо с жизнью. Поэтому определение функциональной напряженности терморегуляторной системы является важным параметром оценки всего гомеостаза организма.
Метод прямой термометрии проводят путем замера температуры в разных точках тела либо с помощью контактной или бесконтактной термометрии (термография - по инфракрасному излучению). Температура разных участков кожи и ядра (внутренних органов) различна (например, печени - 38 °С, мозга -37 °С). Считается, что самым точным показателем средней температуры является температура крови в правых отделах сердца (36,6-37,0 °С).
Температура кожи в разных местах колеблется от 24,4 до 34,4 °С. Существуют колебания точки равновесия теплового баланса: суточные, сезонные. Они так же, как и основной обмен, зависят от многих причин, указанных выше. Этот уровень существенно изменяется при патологических состояниях. Оценить функциональную систему теплового гомеостаза можно не только с помощью термометрии и исследования основного обмена, описанного выше, но и по состоянию отдельных звеньев его поддержания.
Так, теплопродукция несократительного генеза оценивается путем исследования основного обмена, а термогенез сократительный (мышечная дрожь) - с помощью прямой калориметрии. Теплоотдача через теплопроведение и прямую конвекцию определяется также калориметрией, теплоотдача излучением - термографией, а испарение - визуальным йод-крахмальным тестом и регистрацией кожногальванического рефлекса.
Кислотно-щелочной гомеостаз (КЩГ) определяется по кислотно-щелочному балансу (КЩБ) в крови и тканях. Его поддерживают буферные системы, активность которых зависит от рН крови и тканей, а также от количества СО2, так как большая его часть аккумулируется и транспортируется именно в буферных системах.
- Бикарбонатная буферная система (более 50% от всей щелочной емкости крови) оценивается через определение рН крови (норма 7,4±0,05) и парциальному давлению углекислоты Pco2 в легких (см. исследование функции дыхания). Регистрируются следующие показатели и состояния: субкомпенсированный ацидоз (7,25-7,35), декомпенсированный ацидоз (менее 7,25), субкомпенсированный алкалоз (7,45-7,55), декомпенсированный алкалоз (более 7,55). PCO2 - основной респираторный показатель кислотно-щелочного состояния (норма 40±5 мм рт. ст.), его повышение свидетельствует о респираторном ацидозе (альвеолярной гиповентиляции), а уменьшение - о респираторном алкалозе (альвеолярной гипервентиляции). Кроме того, еще ряд показателей позволяют судить о КЩБ:
- концентрация ионов НСО3 в крови (АВ) - норма 23 ммоль/л;
- показатель стандартного бикарбоната (SB) - норма 24 ммоль/л;
- общее содержание всех буферных систем (ВВ) - норма 48 ммоль/л;
- расчетный показатель всех буферных оснований (сколько надо добавить, чтобы рН пришел в норму) 0,0±2,3 ммоль/л.
Выделяют следующие варианты нарушения КЩБ:
- метаболический компенсированный ацидоз (рН = 7,21, ВЕ = -13, PCO>2 = 34 (сдвиг в сторону респираторного алкалоза)) - гипоксия ткани (нарушение микроциркуляции, печеночная или почечная недостаточность);
- метаболический алкалоз (рН = 7,62, ВЕ = +13,5, PCO2 = 35) -потеря НС1 при рвоте и электролитов при диарее;
- респираторный ацидоз (рН = 7,34, ВЕ = +0,5, PCO2 = 47) - альвеолярная гиповентиляция, артериальная гипоксемия (патология легких);
- респираторный алкалоз (рН = 7,5, ВЕ = +1,5, PCO2 = 30) - альвеолярная гипервентиляция (бронхиальная астма).
Следует помнить, что кислотно-основной гомеостаз в значительной степени зависит от водно-электролитного гомеостаза.
Водно-электролитный гомеостаз определяется балансом попавшей и выведенной из организма воды и электролитов (ВЭБ). Основным методом исследования ВЭБ является сравнение объема потребляемой жидкости и электролитов (ионов водорода, калия, кальция, натрия, хлора, НСО3, магния и т. д.) с суточным диурезом и электролитным составом крови и экскретов (мочи, слюны, пота и т. д.). По динамике этих показателей можно довольно точно судить о функциональной активности и степени нарушения механизмов поддержания водно-электролитного состава. Общее содержание воды в организме зависит от возраста, массы тела, пола, физической активности, напряженности нейроэндокринных и метаболических процессов, а также от внешних условий (влажности, температуры и т. д.). Стабильность водно-электролитного гомеостаза в первую очередь определяют механизмы выделения (кишечник, потовые и слюнные железы, почки).
В качестве вспомогательного метода, позволяющего дать качественную оценку состоянию этого вида гомеостаза, в клинике используют визуальный осмотр или антропометрию, которые позволяют выявить наличие отеков, водной интоксикации, признаки обезвоживания и расстройства электролитного баланса. Известны следующие формы нарушения водно-электролитного гомеостаза: отрицательный - обезвоживание организма, положительный - задержка в организме воды (отеки, водянка).
Белковый гомеостаз определяется балансом поступившего (усвоенного) и выведенного из организма белка. Он оценивается точно так же, как и другие виды гомеостаза: по количеству потребленного и выведенного из организма белка (белковый баланс). Для исследования белкового гомеостаза используют все методы определения механизмов его поддержания. Белковый дисбаланс может возникать вследствие нарушения переваривания и всасывания белка, его усвоения клетками и тканями организма. Дисбаланс может наблюдаться при повреждении механизмов выведения белка. В этом случае при копроскопии в кале обнаруживаются непереваренные мышечные волокна, соединительная ткань, а в моче - повышенное содержание мочевины, мочевой кислоты, аминокислот, пуриновых оснований, аммиачных солей и креатинина. О нарушении белкового гомеостаза можно судить по повышенному теплообразованию (непрямая калориметрия), так как большая часть не используемых организмом протеинов сгорает.
А.С. Медведев
Последствия перегревания и переохлаждения новорожденного. Определения температурного гомеостаза
Первая помощь при водно-электролитных расстройствах. Поддерживающая терапия
Определение интенсивности метаболизма. Прямая и непрямая калориметрия
Аускультация и рентгенография щитовидной железы. Норма йода в крови человека
Регуляция гомеостаза. Регуляторные механизмы организма
Гомеостаз. Органы организма участвующие в гомеостазе
Физиология почек. Регуляция водного и электролитного баланса
Участие почек в обмене магния. Регуляция объема межклеточной жидкости
Кислотно-щелочное равновесие. Регуляция концентрации ионов водорода
Поддержание концентрации ионов водорода. Функции буферных систем
Уравнение гендерсона-хассельбаха. Буферная емкость
Буферная емкость дыхательной системы. Участие почек в регуляции кислотно-щелочного равновесия
Коррекция алкалоза почками. Механизмы почечной коррекции алкалоза
Механизмы белкового (азотистого) баланса