Текст книги "Клиническая кризология в кардионеврологии. Руководство для врачей"

С точки зрения биодинамики хроническое течение патологического процесса – результат формирования нового стационарного решения, функции которого колеблются в области «d» (Рис.

5.2.). Новая динамическая структура не может рассматриваться как здоровье, как норма. Но она относительно стабильна в стадии ремиссии и благополучно встраивается в общую функцию, хотя и подвержена колебаниям. Под влиянием различных факторов дестабилизации возбуждение системы может приводить флуктуации в зону «В» (обострение). Переход патологической системы в неравновесное положение «s» возникает легче, поскольку такая система не когерентна и ускользает из-под влияния физиологических осцилляторов. В норме только очень сильные стимулы могут вывести сложную динамическую организацию в состояние неустойчивого равновесия. Очень сильные стимулы, если система открыта, когерентна и не имеет грубых структурных изменений. Патологические процессы (атеросклероз, обменные нарушения, способствующие биохимическим и морфологическим изменениям) изменяют не только физические свойства ее звеньев (объем, форма, плотность), но и их волновые характеристики, которые зависят от этих свойств.

Предположим, что в норме устойчивую резонансную систему образуют сердце, аорта, крупные артерии, легкие, почки и надпочечники (Рис. 5.3). Под влиянием физиологических осцилляторов эта динамическая структура находится в стационарном решении и является сильным аттрактором (А).

Рис. 5.3. Резонансные системы – аттракторы

А – Нормальная резонансная система В – Патологическая резонансная система

1 – сердце; 2 – аорта; 3 – лёгкие; 4 – почки; 5 – надпочечники;6 – желудок; 7 – среднее ухо;

Такая резонансная система равновесна, гармонична и когерентна в функциональном единстве, обусловленном физиологическими функциями. Патологическая резонансная система (В) отличается изменением основных физических свойств, в том числе и волновых характеристик. Эти изменения обусловлены ущербностью каждого из элементов системы: расширение полостей сердца, снижение эластичности сосудистой стенки и т. д. В результате этих деформаций меняется пространственно-временная организация резонансной структуры. Поскольку резонансные ответы определяются свойствами воспринимающих структур, патологическая резонансная система частично теряет связь с вышестоящими осцилляторами, выпадает из общих настроек, приобретенных и заложенных наследственными механизмами. Последствия таких изменений можно объединить термином десинхронизация. Десинхронизация проявляется, прежде всего, нарушениями адаптации к изменяющимся условиям существования, утратой тонких механизмов синхронной функции системы и способности адекватно реагировать на действие факторов дестабилизации^9,10. Новая патологическая резонансная система, проявляя свойства аттрактора, синхронизируется со структурами, которые имеют близкие волновые свойства, но функционально не имеют отношения к гемодинамике (например, органы желудочно-кишечного тракта или среднее ухо)^11,12,13. Кроме того, структурные изменения элементов системы кровообращения приводят к разрушению естественных механизмов, поддерживающих отрицательные обратные связи. Ослабление барорецепторных рефлексов изучено достаточно давно и ассоциировалось с высокой вероятностью внезапной сердечной смерти¹³. Это типичный пример ускользания элемента резонансной системы из-под влияния иерархии водителей ритма. Патологическая резонансная система становится асимметричной, нестабильной и проявляет склонность к значительным флуктуациям в результате воздействия стимулов, не имеющих прямого отношения к работе сердца и сосудов.

Эти рассуждения, основанные на клинических наблюдениях и некоторых положениях синергетики, позволяют сформулировать важный вывод:

Патологические изменения системы кровообращения способствуют её переходу в состояние неустойчивого равновесия под действием стимулов, которые в норме не вызывают клинически значимых отклонений функциональных параметров.

Так у больного с сердечной недостаточностью тахикардия возникает при небольшой физической нагрузке, а у пациента с гипертонической болезнью артериальное давление повышается после незначительных нарушений ритмической организации жизни, например, после бессонной ночи. Естественные изменения погоды, положительные эмоции, незначительные физические нагрузки и даже лекарства способны дестабилизировать систему, ускользнувшую из-под влияния физиологических осцилляторов.

Возможность синхронизации патологических колебаний в разных функциональных подсистемах организма человека подтверждена экспериментами^11,12. Исследователи изучали явления синхронизации, которые отмечаются у больных с гипертензивным кризом. Клинические проявления гипертензивного криза объединяют множество вестибуловегетативных и вегетативно-сосудистых симптомов (колебания артериального давления, головокружение, шум и звон в ушах, нистагм, озноб, тошнота и т. д.). Экспериментаторы обратили внимание на сходство клинических проявлений криза и болезни укачивания, симптомы которой определяются дисфункцией вестибулярного аппарата. Спектральный анализ кардиоритмограмм выявил четыре резонансные частоты сравнительно высокой мощности, которые оказались близки к частотам укачивания. У больных, страдавших гипертонической болезнью, обнаружено смещение спектра частот в более высокий диапазон. Это смещение усиливалось при физических нагрузках. В результате частотного сдвига появилась новая резонансная частота, близкая к собственной частоте вестибулярного аппарата. Одновременно у всех больных отмечено снижение влияния на работу сердечно-сосудистой системы стволового кардиоваскулярного осциллятора.

Таким образом, в условиях патологического процесса изменяются не только динамические отношения органов и систем, но и нарушается регуляция их функций. Есть все основания полагать, что ослабление иерархии ритмов для сердечно-сосудистой системы означает разрушение стабильной резонансной системы, ускользание от стабилизирующего влияния вышестоящих осцилляторов. Патологическая резонансная система, приобретая такое динамическое свойство как неравновесное состояние, утратив стабилизирующий ритм физиологических водителей, под действием факторов внешней и внутренней среды, оказывается в поле решений, некоторые из которых оказываются несовместимыми с жизнью (инфаркт миокарда, инсульт, внезапная смерть).

Понятие нелинейности, кроме возможности эволюции системы в разных направлениях и малой вероятности прямых зависимостей в ее динамической организации, предполагает существование неравномерности патологических процессов^5,10. Для медицины и таких ее прикладных направлений как кардионеврология особенно интересны представления о механизмах сверхбыстрого развития патологических процессов. Этот физический термин предполагает, что динамическая система, находящаяся в стабильном колебательном режиме, может перейти в режим с обострением.

Режим с обострением – это режим, имеющий длительную квазистационарную стадию и стадию сверхбыстрого нарастания процессов в открытых нелинейных средах.

В основе этого свойства неравновесных динамических систем лежит нелинейная положительная обратная связь – связь, поддерживающая уже существующую динамику структуры. Существование такой связи является непременным условием функционирования моделей автокаталитических процессов^5,14. Автокаталитические процессы широко представлены в биологических, экономических, социальных системах. Основной признак сверхбыстрого (асимптотического) развития заключается в бесконечном нарастании функции (температура, давление, концентрация и т. д.) в ограниченном времени. Если развитие такого процесса изобразить в виде графика, то гиперболическая кривая, характеризующая обострение в определенный момент развития процесса, переходит в вертикальную линию к точке сингулярности (график «А», Рис. 5.4.).

Рис. 5.4. Режим с обострением: сверхбыстрое развитие втокаталитического процесса

Сингулярность – гипотетическая конечная точка, к которой стремится автокаталитический процесс.

Переход функции «£» к точке сингулярности ограничивает процесс во времени, делает его конечным. Моделью сверхбыстрого развития процесса, который поддерживается механизмом положительной обратной связи, может служить эпидемия инфекционного заболевания (схема «В»). Спорадическая заболеваемость в популяции «p» определяет квазистационарную стадию процесса, который под действием факторов дестабилизации переходит в режим обострения с включением механизмов положительной обратной связи. Немногочисленная группа больных «п-1» служит источником распространения процесса (эпидемии) в популяции. Группа «n-2» обеспечивает динамику распространения возбудителя инфекции и сверхбыстрый рост числа больных в ограниченном промежутке времени. В апогее автокаталитический процесс не зависит от времени и приводит к разрушению системы, что неоднократно испытывало человечество при возникновении эпидемий особо опасных инфекций. Модель сверхбыстрого обострения, в которой изучается распространение особо опасной инфекции, весьма демонстративна, поскольку высокая вирулентность возбудителя обеспечивает надежную работу механизма положительной обратной связи. Обратимся к результатам эпидемиологического исследования в Астраханском очаге холеры в 1970 году¹⁵.

Рис. 5.5. Развитие эпидемии в очаге холеры – режим с обострением

На рисунке 5.5. представлено число больных, госпитализированных с клиническими признаками заболевания, подтверждёнными лабораторными тестами. Сверхбыстрый рост числа пострадавших отмечен в течение первой недели эпидемии (n = 238). В последующем заболеваемость снижалась до единичных случаев к концу пятой недели.

Очевидно, что изменение вектора в развитии эпидемии достигнуто за счёт разрушения механизма положительной обратной связи – введения жесткого противоэпидемического режима, исключавшего контакт пострадавших с населением. Не трудно прогнозировать поведение этой модели при отсутствии противоэпидемических организационных и медицинских мероприятий. Процесс приобретает характер неконтролируемого роста в конечном времени. Сверхбыстрое развитие может остановиться при выгорании источников энергии (гибели популяции) или при переходе системы в новое качество с образованием новых структур с новыми функциями.

Законы поведения сложных неравновесных систем с учётом законов фрактальности применимы как в отношении популяции, так и для отдельной биологической структуры. Модель сверхбыстрого развития процесса может растягиваться на месяцы и годы или продемонстрировать все элементы развития за несколько минут. В клинической практике сверхбыстрое развитие патологического процесса можно наблюдать во время приступа болезни – пароксизма аритмии, эпилептического припадка. Эпилептический припадок возникает на фоне неустойчивого квазистабильного функционального состояния нервных структур, с готовностью к распространению возбуждения и его синхронизации. Как правило, стационарное патологическое состояние обусловлено травматическими или инфекционными повреждениями, приведшими к новой динамической организации, которую, разумеется, нельзя обнаружить самыми тонкими методами визуализации. Но функциональный метод исследования (электроэнцефалограмма) показывает изменения биоритмов и образование новой резонансной системы – участков синхронизации ритмов (Рис. 5.6.). Эти стабильные динамические структуры играют роль аттракторов в нестабильной неравновесной системе.

5.6. Электроэнцефалограмма. Область А – синхронизация ритмов

Неравновесное состояние функций нервных структур легко нарушается под влиянием различных факторов декомпенсации (лишение сна, относительно сильные физические или психологические воздействия). Система переходит в режим обострения с признаками сверхбыстрого развития процесса – сильный аттрактор захватывает, подчиняет и синхронизирует активность мозга, выскальзывая из-под влияния физиологических осцилляторов. Эпилептический припадок завершается функциональным шоком – глобальным торможением, возникшим в результате истощения (выгорания) энергетических резервов нервной системы (точка сингулярности, новое качество структуры).

Непременным условием сверхбыстрого развития является существование механизма положительной обратной связи^2,10. Если в случае эпидемии этот механизм, как правило, известен, то действие его в патогенезе заболевания сердечно-сосудистой или нервной системы не всегда очевидно. Случай эпилептического припадка – это резонансный захват и функционирование новой патологической резонансной системы, и механизм сверхбыстрого развития процесса понятен. Пароксизм фибрилляции предсердий, с точки зрения биодинамики – похожий процесс, связанный с существованием патологической зоны возбуждения (аттрактора),

ускользанием новой динамической структуры от влияния физиологических осцилляторов, сверхбыстрым развитием и выгоранием функциональных резервов. В случае гипертензивного криза это, вероятно, новые динамические свойства системы, стационарное решение, которые поддерживаются только при условии высокого артериального давления.

Принципиально важно, что сверхбыстрое развитие возможно только в отношении патологического процесса. С точки зрения биодинамики патологический процесс всегда асимметричен и влияние на его поведение положительных и отрицательных обратных связей не уравновешено. Это обусловлено спецификой структурных, биохимических и функциональных изменений, присущих болезни. Например, если в норме при повышении артериального давления барорецепторные рефлексы принимают участие в регуляции гемодинамики по механизму отрицательной обратной связи, то в условиях патологии (атеросклероз) этот механизм ослаблен¹³. Ослабление влияния физиологических механизмов регуляции функций вместе с появлением новых патологических, в том числе резонансных структур, создает условия для перехода системы в режим обострения (Рис. 5.7.). Примерно таким путем снижаются гемодинамические резервы, которые в самом общем виде можно определить как

возможности системы сохранять стабильную динамическую организацию в пределах компенсации функций.

Рис. 5.7. Неравновесное состояние обратных связей

По мере увеличения плеча «С» (патологические изменения органов и тканей) вероятность смещение функции «f» от равновесного состояния «А» увеличивается при одновременном ослаблении влияния отрицательных обратных связей «В».

Изучение механизмов положительной обратной связи при переходе болезни в режим обострения является одним из наиболее перспективных направлений в кардионеврологии. Основной практический выход из таких исследований заключается в возможности перевести систему в равновесное состояние, блокируя положительные обратные связи патологического процесса.

Очевидно, что реализация сверхбыстрого развития патологического процесса требует активации и мобилизации механизмов обеспечения и управления. В сложных биологических системах распространен каскадный механизм формирования ответов системы на действие относительно малого стимула. Каскадное усиление обеспечивает не только специфичность реакции системы, но и генерализацию ответа. Специфичность обеспечивается включением в ответ на действие стимула не всех элементов системы, а только наиболее чувствительных – триггеров (Т).

Рис. 5.8. Каскадное усиление ТВ – фактор дестабилизации;

Т-1, Т-2, Т-3 – триггеры первого, второго и третьего порядка.

Триггерами могут быть специализированные рецепторы или биохимические структуры мембраны клетки, реагирующие на присутствие в биологической среде вещества (лекарства, гормоны и т. д.). Триггерами являются клетки и ткани, обеспечивающие резонансный ответ на действие биологического частотного кода. Не менее важно, что триггерами могут стать элементы системы, изменившие свои свойства в результате повреждения или развития патологического процесса. Физическая и биохимическая природа включения триггеров в аспекте биодинамики не важна, важен принцип пространственно-временной организации ответа на действие фактора дестабилизации системы (Рис. 5.8.).

Каскадное усиление происходит посредством включения триггеров второго и третьего порядка (Т-1, Т-2), которые обеспечивают распространение ответа и увеличение его мощности. Усиление каскадного типа может служить физиологическим механизмом ответных, в том числе компенсаторных реакций. Типичным примером каскадной реакции может служить процесс свертывания крови. Повреждение эндотелия сосуда на локальном участке в области атеросклеротической бляшки, для системы кровообращения с ее огромными площадями активных поверхностей, является микроскопическим. Однако такое повреждение включает пусковой фактор (тканевой тромбопластин), который служит триггером первого порядка, возбуждающим каскад физиологических реакций, финалом которых становится образование тромба. Кроме того, каскадные реакции приводят к поведению функции, приближающейся к режиму обострения – гиперболическому развитию гиперкоагуляции. О генерализации процесса свидетельствуют лабораторные тесты периферической крови, полученной из вены, находящейся далеко от места повреждения эндотелия. Как правило, лабораторные тесты отражают дестабилизацию всей системы гемостаза. В норме стремление сверхбыстрого процесса к системным тромбозам ограничивается активизацией противосвертывающей системы физиологических антикоагулянтов «Антитромбин III – гепарин» и фибринолитической системы (механизм отрицательной обратной связи). Рисунок 5.9. схематично отражает развертывание сверхбыстрого обострения и его ограничения во времени.

Рис. 5.9. Реакция системы гемостаза на действие прокоагуляционного фактора.

С – активация свёртывания крови; F – активация фибринолиза; R – время реализации решения.

В ответ на действие прокоагуляционного фактора (повреждение эндотелия, ишемия тканей) происходит запуск каскада свертывания. С точки зрения синергетики – это режим с обострением. Процесс развивается по гиперболическому типу гемостаза в пользу гиперкоагуляции (С). Режим разогревается до тех пор, пока не включатся механизмы обратной связи (F). Не трудно заметить, что два этих процесса смещены во времени, и, прежде чем система возвратится в состояние равновесия, она проследует через интервал «R», который условно можно назвать временем реализации решения. В этот момент образование тромба в месте повреждения завершит ответ системы на действие фактора дестабилизации.

Колебания системы (в данном случае системы гемостаза) в норме не превышают пределов (крайних решений), за которыми с одной стороны возникают множественные внутрисосудистые тромбы, а с другой – кровотечения. В условиях патологических изменений (дисфункция эндотелия или действие мощного прокоагуляционного стимула) система становится неравновесной: она сочетает перманентную стимуляцию каскада свертывания крови и снижение эффективности отрицательной обратной связи. Такая динамическая деформация характерна, например, для атеросклероза. Тогда функция «С» преобладает над функцией «Б», увеличивается и время реализации решения – время образования тромбов внутри сосудов. Кроме того, увеличивается время, необходимое для возвращения системы в равновесное состояние. Клинический эквивалент подобной динамической организации патологической системы проявляется тромбозами и тромбоэмболиями. Непрерывная активация системы гемостаза нередко приводит к выгоранию гемостатических резервов – синдром диссеминированного внутрисосудистого свертывания крови (ДВС).

Анализируя динамику сверхбыстрого развития болезни, необходимо иметь в виду, что возникшие в результате болезни нарушения в работе органов и систем, влекут за собой новые расстройства, вовлекая в патологический процесс функциональные системы, связанные патогенетической общностью. Если продолжить изучение ситуации с дестабилизацией системы гемостаза в условиях патологического развития процесса, то неизбежным следствием генерализации процесса свертывания крови станет увеличение вязкости крови. Микроциркуляторные расстройства в свою очередь приведут к ишемии и гипоксии тканей, способных оказывать непосредственное влияние на гемодинамику (головной мозг, почки). Следствием этих влияний становится повышение системного артериального давления. Повышенное давление, увеличивая нагрузку на миокард, снизит минутный объем крови, что способствует микроциркуляторным расстройствам и гиперкоагуляции.

Вовлечение в режим обострения различных функциональных систем, связанных между собой особенностями патогенеза, определяет возможность эксплозивного развития патологического процесса (Рис. 5.10).

Подобное взрыву развитие болезни (катастрофическое обострение) возможно, если динамическая система деформирована, подвержена значительным флуктуациям и не обладает достаточными резервами для активации механизмов отрицательной обратной связи. Взаимное отягощение различных звеньев патогенеза ускоряет процесс и делает его автокаталитическим и необратимым.

Рис. 5.10. Эксплозивное развитие патологического процесса в режиме обострения

FD – фактор дестабилизации; Т-1, Т-2, Т-3 – триггеры первого, второго и третьего порядка.

Таким образом, патологический процесс, развивающийся в режиме обострения, отличается от поведения квазиравновесной системы следующими важными для клинической интерпретации признаками:

• Потерей динамического равновесия между положительными и отрицательными обратными связями, определяющими стабильность структуры.

• Способностью системы переходить в состояние обострения под действием относительно малых стимулов.

• Формированием патологических резонансных ответов и стабильных патологических резонансных систем.

• Возникновением автокаталитических процессов.

• Каскадными механизмами усиления, способствующими эксплозивной динамике режима обострения.