С целью моделирования гемолитической анемии мышам ввели

Уметь проводить патофизиологический анализ причин возникновения, механизмов развития и исходов патологических процессов на клеточном уровне; формулировать принципы и методы их выявления, коррекции и профилактики.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ

. Контроль и коррекция исходного уровня подготовки.

Тестовый контроль

Собеседование и дискуссия по вопросам:

1. 
   Характеристика понятия “повреждение клетки”.
2. 
   Экзогенные и эндогенные факторы повреждения клетки.

1. 
   Структурные, метаболические, физико-химические и функциональные изменения в клетке при её обратимом и необратимом повреждении.
2. 
   Типовые механизмы повреждения клетки (нарушения генетического аппарата, энергетического, водно-солевого, белкового, жирового и углеводного обмена, повреждение мембран и ферментов, расстройства рецепции, процессов внутриклеточной репарации и регуляции).

3. 
   Роль свободных радикалов и Са2+ в повреждении клетки.
4. 
   Апоптоз, значение в норме и в условиях патологии. Причины и механизмы апоптоза.

7.Адаптивные реакции клетки при её повреждении.
2. Выполнение обучающих заданий.

Задание 1

Для экспериментального моделирования гемолитической анемии мышам вводили фенилгидразин, который, как известно, стимулирует свободнорадикальные реакции в клетках. Через полчаса после введения фенилгидразина в крови животных было обнаружено снижение количества эритроцитов, присутствие свободного НЬ и метгемоглобина.

Вопрос. Объясните возможные механизмы повреждения мембран эритроцитов.
Задание 2

В токсикологической лаборатории исследовали клеточные эффекты токсичного вещества, входящего в состав отходов одного из химических производств. Вещество вносили в монокультуру нормальных эпителиальных клеток в токсической концентрации. Наличие признаков повреждения клеток оценивали каждые 30 мин на протяжении 3 ч. Через 3 ч инкубации наблюдали гибель 85% клеток.

Вопросы:

1. 
   Какие морфологические и биохимические критерии (признаки) можно предложить для оценки обратимого (А) и необратимого (Б) повреждения эпителиальных клеток в данном эксперименте?
2. 
   Приведите последовательность патологических изменений
   в клетке и их механизмы, основываясь на предложенных
   критериях оценки состояния клеток.

3. 
   Контроль и коррекция уровня усвоения материала занятия.
4. 
   Заключение преподавателя.

Ответ к заданию 1. Фенилгидразин стимулирует генерацию избытка активных форм кислорода {супероксидного радикала и его производных) с последующим образованием лилидных свободных радикалов и гидроперекисей. Возникающие при этом повреждения бимолекулярного фосфолипидного слоя мембран характеризуются образованием в них пор (кластеров повышенной проницаемости) и снижением работы мембранных ионных насосов. Это ведёт к накоплению избытка Na+ в эритроцитах с увеличением

внутриклеточного осмотического давления. В результате происходят гипергидратация эритроцитов и их гемолиз.
Ответы к заданию 2.

А. Признаки обратимого повреждения клетки (методы их выявления):

1. 
   умеренное увеличение объёма клеток (выявляется мор-
   фологически),
2. 
   накопление лактата во внеклеточной среде (определяется биохимическими методами),
3. 
   увеличение концентрации К+во внеклеточной среде (выявляется пламенной фотометрией),
4. 
   снижение мембранного потенциала (определяется электрофизиологическими методами),
5. 
   распад полисом (выявляется морфологически),
6. 
   снижение активности митохондриальных ферментов (определяется био- и гистохимически).

Б- Признаки необратимого повреждения клетки:

7. 
   нарушение целостности плазматических мембран,
8. 
   распад ядер,

1. 
   деструкция митохондрий,
2. 
   повышение рН клетки,
3. 
   увеличение сорбционной способности клеток (определяется радиоактивным методом — обычно используется радиоактивный технеций-99),
4. 
   накопление в клетках белков внеклеточного происхождения (выявляется гистофлюоресцентным методом),
5. 
   наличие клеточных цитозольных (лактатдегидрогеназа) и митохондриальных (креатинфосфокиназа) ферментов в инкубационной среде.

2. Нарушение энергетического обмена в клетках сопровождается накоплением избытка К+ и лактата в инкубационной среде. Это обусловлено снижением эффективности работы ионных насосов, активацией гликолиза, уменьшением ингибирующего действия АТФ на ключевые ферменты гликолиза.

Снижение содержания гликогена свидетельствует о стимуляции гликогенолиза. Одновременно с этими процессами происходит набухание клеток вследствие их гипергидратации, вызванной аккумуляцией в клетках Na+, фосфата и лактата. Уменьшение мембранного потенциала связано с накоплением в клетках Na+ и Са2+. Активность митохондриальных ферментов подавлена вследствие их прямого повреждения или альтерации мембран токсичным агентом. Эти процессы обратимы и могут прекращаться после отмывки токсичного препарата. В дальнейшем могут происходить необратимые изменения, которые характеризуются деструкцией плазматических мембран. Это приводит к выходу из клеток ферментов и накоплению в них экстраклеточных белков. О необратимом повреждении клеток могут свидетельствовать также накопление в них технеция, распад митохондрий и ядер, повышение рН вследствие накопления азотистых оснований.

Часть I

ОБЩАЯ ПАТОФИЗИОЛОГИЯ

Цель:

Сформировать умение

решать профессиональные задачи врача

на основе патофизиологического анализа данных о

типовых патологических процессах, состояниях, реакциях и заболеваниях

с использованием знаний об общих закономерностях и конкретных механизмах их возникновения, развития и завершения,

а также формулировать принципы (алгоритмы, стратегию) и методы их выявления, лечения и профилактики.

Модуль 1

ПРЕДМЕТ И МЕТОДЫ ПАТОФИЗИОЛОГИИ.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ОБЩЕЙ НОЗОЛОГИИ

Цель модуля

Сформировать умение характеризовать цель и основные задачи, методы и структуру патофизиологии как учебной дисциплины;

определять основные категории и понятия общей нозологии;

использовать эти категории и понятия при патофизиологическом анализе данных о типовых патологических процессах, состояниях, реакциях и заболеваниях.

СОДЕРЖАНИЕ модуля

1. Контроль и коррекция исходного уровня подготовки.

А. Тестовый контроль.

Б. Собеседование и дискуссия по вопросам:

1. Предмет, задачи, методы и структура патофизиологии, как учебной дисциплины.

2. Основные понятия и категории общей нозологии: здоровье, болезнь, патогенный фактор, причины и условия возникновения патологического процесса или болезни, патогенез и саногенез, типовой патологический процесс, патологическое состояние, патологическая реакция.

3. Моделирование — основной метод патофизиологии.

4. Значение и возможности моделирования различных форм патологии и их экспериментальной терапии.

5. Ограничения экспериментального и других методов моделирования в медицине и пути их преодоления.

2. Выполнение обучающих заданий.

Задача 1. Проведение патофизиологического анализа экспериментальных данных с целью обучения умению выделять и давать характеристики понятиям: «этиология», «условие, способствующее реализации эффекта причинного фактора», «условие, препятствующее реализации эффекта причинного фактора».

Опыт А

Лабораторное животное (мышь, крыса) помещают в небольшую барокамеру. В течение 2–3 мин откачивают из барокамеры воздух, понижая давление до 170–180 мм рт.ст. (23–24 кПа). Через 0,5–1 мин пребывания в разреженной атмосфере животное проявляет признаки беспокойства: перебирает лапками, почёсывает мордочку, бегает по барокамере; ещё через 2–3 мин наступают клонико–тонические судороги, мочеиспускание, животное лежит на боку, возникают редкие глубокие «вздохи» (терминальное дыхание «гаспинг”). Вскоре происходит полная остановка дыхания, животное погибает. Продолжительность жизни животного в разреженной атмосфере составляет, в среднем, 3 мин.

Вопросы:

1. Действию каких патогенных факторов подверглось животное в данном эксперименте?

2. Какие из указанных Вами патогенных факторов могли быть причиной развившегося патологического процесса (гипобарической гипоксии)?

3. Каким образом можно экспериментально проверить высказанные предположения?

Ответы

1. Животное подверглось воздействию общей гипобарии и снижению парциального давления кислорода.

2. Причинами гибели животного могли быть недостаток кислорода и общая гипобария.

3. Целесообразно создать экспериментальные модели, в которых указанные факторы оказывают раздельное воздействие.

Опыт Б

Из барокамеры откачивают воздух до давления 30–20 мм рт.ст., после чего заполняют барокамеру чистым кислородом до нормального атмосферного давления. Приоткрыв дверцу барокамеры, быстро помещают туда экспериментальное животное и немедленно вновь герметизируют камеру. В дальнейшем поступают так же, как и в предыдущем опыте. Наблюдают за состоянием животного. Вначале у него возникает ориентировочная реакция; затем животное спокойно сидит, никаких патологических явлений у него не отмечается. Через 10 мин опыт прекращают и извлекают животное из камеры. Констатируют его поведение и состояние.

Вопрос. Какие выводы, позволяющие подойти к ответу на вопрос «2» предыдущей задачи, можно сделать на основании результатов этого эксперимента?

Ответ. Гипобария при нормальном парциальном давлении кислорода не приводит к развитию патологических изменений, как в предыдущем эксперименте. Можно предположить, что основным действующим фактором является недостаток кислорода или совместное его действие с общей гипобарией.

Опыт В

Барокамеру заполняют заранее приготовленной газовой смесью, состоящей из 95% азота и 5% кислорода при нормальном атмосферном давлении. Помещают туда экспериментальное животное и продолжают пропускать слабую струю указанной газовой смеси (парциальное давление кислорода в такой смеси равно примерно 37 мм рт.ст.). Обычн через 10–15 мин развиваются судороги и происходит остановка дыхания. Учитывая результаты всех указанных выше экспериментов, дайте аргументированные ответы на вопросы:

Вопросы:

1. Что является причиной развития острой гипобарической гипоксии и гибели животного?

2. Какую роль в развитии этой формы гипоксии и её исходе играет гипобария (понижение общего давления вдыхаемого воздуха)? Каким патофизиологическим термином обозначают подобные факторы?

Ответы

1. Причиной острой гипобарической гипоксии и гибели животного является низкое содержание кислорода во вдыхаемом воздухе.

2. Гипобария в этом случае является условием, усугубляющим действие причины.

Опыт Г

На 3 мышах проведён следующий эксперимент. Мышь №1 подвергают физической нагрузке (плавание в аквариуме, температура воды около 30 °C); через 5 мин в тот же аквариум помещают мышь №2; спустя 5–10 с обоих животных извлекают из воды, помещают в барокамеру вместе с мышью №3 (интактной) и откачивают из барокамеры воздух аналогично задаче №1. Интактная мышь погибает спустя 3–4 мин, мышь №2 — спустя 6–7 мин, мышь №1 выдерживает пребывание в разреженной атмосфере в течение 15 мин, после чего опыт прекращают и извлечённая из барокамеры мышь не проявляет каких либо признаков нарушения жизнедеятельности.

Вопросы

1. Какие различия в устойчивости животных к гипоксии установлены в данном эксперименте?

2. Какие механизмы могут лежать в основе наблюдаемых различий реакций животных по отношению к гипобарической гипоксии?

3. Влияет ли гипотермия, возникающая при испарении воды со смоченной поверхности тела в условиях гипобарии на устойчивость к гипоксии? Как обозначить этот этиологический фактор?

Ответы

1. Наиболее устойчивой оказалась мышь №1 (физическая нагрузка), наименее устойчивым – интактное животное.

2. В основе наблюдаемых различий лежат механизмы общего адаптационного процесса. И, прежде всего, те из них, которые приводят к снижению потребления кислорода тканями и увеличению его доставки к ним.

3. Гипотермия, связанная с испарением воды с поверхности тела, является в данном случае условием, также способным повышать («перекрестно») устойчивость организма к гипоксии.

Опыт Д

Эксперимент проводится на 3 мышах.

Мышь №1 наркотизируют п/к введением уретана в дозе 1,5 г/кг. Это животное используют в опыте после развития у него глубокого наркоза.

Мыше №2 за 10 мин до опыта вводят стимулятор ЦНС фенамин в дозе 0,0025 г/кг.

Мышь №3 служит контролем.

Всех трёх животных помещают в барокамеру и откачивают воздух аналогично опыту в задаче №1.

Мышь №2 обычно погибает на второй минуте пребывания в барокамере, в которой РАТМ 170 мм рт.ст., мышь №3 — на четвёртой минуте; мышь №1 выдерживает 15 мин (и более) гипобарии. После этого её извлекают из барокамеры. У этого животного после пробуждения от наркоза признаков нарушения жизнедеятельности не обнаруживается.

Вопросы

1. Каковы особенности изменения резистентности организма подопытных животных по отношению к гипобарической гипоксии при действии наркотических и возбуждающих ЦНС средств?

2. Каковы возможные механизмы изменения реактивности подопытных животных?

Ответы

1. Наименьшей резистентностью к гипобарической гипоксии обладает мышь, которой вводили фенамин – вещество, возбуждающее ЦНС, а наибольшей — наркотизированное животное.

2. Изменение реактивности организма связано главным образом с изменением устойчивости головного мозга к гипоксии. Это определяется его функциональным состоянием и уровнем двигательной активности животных.

Задача 2. Проведение сравнительного анализа двух ситуаций.

Ситуация А

При восхождении группы альпинистов на вершину Эвереста на высоте 6500 м над уровнем моря один из альпинистов потерял сознание. Вдыхание кислорода через маску улучшило его состояние, сознание восстановилось. Однако из за слабости и судорог в мышцах он не смог продолжить восхождение и его транспортировали в базовый лагерь на высоте 3000 м над уровнем моря, где постепенно его состояние нормализовалось.

Ситуация Б

При полёте на высоте 10 000 м произошла разгерметизация кабины самолёта. Для продолжения полёта на этой высоте пилот перешел на дыхание кислородом через маску, но самочувствие его оставалось плохим, развилось удушье, и он был вынужден совершить экстренную посадку.

Вопросы

1. Что явилось причиной развития патологического состояния в том и другом случае?

2. Почему дыхание кислородом в одном случае улучшило состояние, а в другом оказалось неэффективным?

Ответы

1. В первом случае причиной возникновения патологического состояния явилась гипобарическая гипоксия, во втором — быстрая декомпрессия.

2. В первом случае вдыхание кислорода оказалось эффективным, т.к. устранялась причина, вызвавшая утрату сознания, во втором случае дыхание кислородом неэффективно, т.к. в результате быстрой декомпрессии развилась газовая микроэмболия.

3. Контроль и коррекция уровня усвоения материалов по теме модуля.

4. Заключение преподавателя.

Модуль 2

ПОВРЕЖДЕНИЕ КЛЕТКИ

Цель модуля

Сформировать умение решать профессиональные задачи врача на основе патофизиологического анализа данных о причинах и условиях возникновения, механизмах развития и исходах патологических процессов, состояний, реакций и болезней на клеточно – молекулярном уровне; формулировать принципы и методы их выявления, коррекции и профилактики.

СОДЕРЖАНИЕ модуля

1. Контроль и коррекция исходного уровня подготовки.

А. Тестовый контроль

Б. Собеседование и дискуссия по вопросам:

1. Характеристика понятия «повреждение клетки».

2. Экзогенные и эндогенные факторы (причины и условия) повреждения клетки.

3. Структурные, метаболические, физикохимические и функциональные изменения в клетке при её обратимом и необратимом повреждении.

4. Типовые механизмы повреждения клетки (нарушения в генетической программе и механизмах ее реализации; расстройства энергетического, водноэлектролитного, белкового, жирового и углеводного обменов; повреждение мембран и ферментов; нарушения процессов рецепции, внутриклеточной регуляции и адаптации).

5. Роль активных форм кислорода, свободных радикалов, про- и антиоксидантных систем, продуктов липопероксидации в повреждении клетки.

6. Апоптоз: характеристика понятия, причин и механизмов реализации. Значение в норме и в условиях патологии.

7. Адаптивные реакции при повреждении клеток и возможности управления ими.

2. Выполнение обучающих заданий.

Задача 1.

У поступивших в клинику двух монозиготных близнецов грудного возраста обнаружено: увеличение печени (гепатомегалия), сниженный уровень глюкозы плазмы крови (ГПК) натощак (гипогликемия). Содержание ГПК в ответ на введение адреналина повышается незначительно. В печёночных клетках значительно снижена активность фосфорилазы и повышено содержание гликогена.

Вопросы

1. Какой патологический процесс развился у близнецов? Обоснуйте свой ответ.

2. Каковы возможные причины этого патологического процесса?

3. Каковы механизмы формирования патологии гепатоцитов?

4. Каковы механизмы развития гепатомегалии, гипогликемии и незначительного повышения ГПК в ответ на введение адреналина?

Ответы

1. У близнецов развилась одна из форм углеводной дистрофии —гликогеноз (патологическое накопление в гепатоцитах избытка гликогена).

2. Причиной гликогеноза является генетический дефект гепатоцитов, который привел к ферментопатии — недостаточности фосфорилазы.

3. Недостаточность фосфорилазы обусловила снижение степени мобилизации клетками печени гликогена. Это вызывает его избыточное накопление в гепатоцитах с развитием гипогликемии.

4. Гепатомегалия вызвана накоплением избытка гликогена в гепатоцитах. Недостаточность фосфорилазы объясняет также сниженный гипергликемический эффект адреналина (в норме этот эффект обусловлен повышением активности фосфорилазы под влиянием адреналина).

Задача 2.

С целью моделирования гемолитической анемии мышам ввели фенилгидразин, который избыточно активирует в клетках свободнорадикальные реакции. Через полчаса после введения фенилгидразина в крови животных обнаружено снижение количества эритроцитов, присутствие свободных форм Hb и метгемоглобина.

Вопрос. Каковы возможные механизмы повреждения мембран эритроцитов?

Ответ. Фенилгидразин активирует генерацию избытка активных форм кислорода (супероксидного радикала и его производных) с последующим образованием липидных радикалов и гидроперекисей. Возникающие при этом повреждения бимолекулярного фосфолипидного слоя мембран характеризуются образованием в них брешей (кластеров повышенной проницаемости) и снижением эффективности работы мембранных ионных насосов. Это ведёт к накоплению избытка Nа+ в эритроцитах с увеличением внутриклеточного осмотического давления. В результате происходит гипергидратация и гемолиз эритроцитов.

Задача 3.

В лаборатории исследовали клеточные эффекты вещества, входящего в состав отходов одного из химических производств. Вещество вносили в монокультуру нормальных эпителиальных клеток в токсической концентрации. Наличие признаков повреждения клеток оценивали каждые 30 мин на протяжении 3 ч. Через 3 ч инкубации выявили гибель 85% клеток.

Вопросы и задание:

1. Какие морфологические и биохимические критерии Вы можете предложить для оценки обратимого («А») и необратимого («Б») повреждения эпителиальных клеток в данном эксперименте?

2. Назовите последовательность патологических изменений в клетке и их механизмы (основываясь на предложенных Вами критериях оценки повреждения клеток.

Ответы

1.А. Признаками обратимого повреждения клетки (и методами их выявления) являются:

 умеренное увеличение объёма клеток (определяется морфологически),

 накопление лактата во внеклеточной среде (выявляется биохимическими методами),

 увеличение концентрации К+ во внеклеточной среде (выявляется пламенной фотометрией),

 снижение мембранного потенциала (определяется электрофизиологическими методами),

 распад полисом (выявляется морфологически),

 снижение активности митохондриальных ферментов (определяется био- и гистохимически).

1.Б. К признакам необратимого повреждения клеток тносят:

 нарушение целостности плазматических мембран,

 распад ядер,

 деструкцию митохондрий,

 повышение рН клетки с развитием внутриклеточного алкалоза,

 увеличение сорбционных свойств клеток (определяется радиоактивным методом — обычно используется радиоактивный технеций 99),

 накопление в клетках белков внеклеточного происхождения (выявляется гистофлюоресцентным методом),

 наличие в инкубационной среде ферментов цитозольного (лактатдегидрогеназа) и митохондриального (креатинфосфокиназа) происхождения.

2. Нарушение энергетического обмена в клетках сопровождается накоплением избытка К+ и лактата в инкубационной среде. Это обусловлено снижением эффективности работы ионных насосов, активацией гликолиза, уменьшением ингибирующего действия АТФ на ключевые ферменты гликолиза.

Снижение содержания гликогена свидетельствует о стимуляции гликогенолиза. Одновременно с этими процессами происходит набухание клеток вследствие их гипергидратации, вызванной аккумуляцией в клетках Na+, фосфата и лактата. Уменьшение мембранного потенциала связано с накоплением в клетках Na+ и Са2+.

Активность митохондриальных ферментов подавлена вследствие их прямого повреждения или альтерации мембран токсичным агентом. Эти процессы обратимы и могут прекращаться после отмывки токсичного препарата.

В дальнейшем могут происходить необратимые изменения, которые характеризуются деструкцией плазматических мембран. Это приводит к выходу из клеток ферментов и накоплению в них экстраклеточных белков.

О необратимом повреждении клеток могут свидетельствовать также накопление в них технеция, распад митохондрий и ядер, повышение внутриклеточного рН вследствие накопления избытка азотистых оснований.

3. Контроль и коррекция уровня усвоения материала по теме модуля.

4. Заключение преподавателя.

  следующая страница >>