Предмет, задачи, методы и разделы патофизиологии

Патофизиология(от греч. pathos – страдание, нарушение, болезнь, logos – учение, наука) – наука о жизнедеятельности больного организма, которая изучает конкретные причины, механизмы и общие закономерности возникновения, развития и исхода различных патологических процессов, патологических состояний, болезней и принципы их профилактики и лечения. Название «патофизиология» включает термины «патология» и «физиология». В определенном смысле это физиология больного организма, организма в условиях полома, повреждения его тканей, органов и систем. Она формирует мировоззрение врача, является базисом – основой для понимания клинических дисциплин, теснейшим образом с ними связана. По отношению к специальным клиническим дисциплинам «патофизиология» представляет науку, изучающую процессы, общие для всех болезней или для их больших групп. И хотя конечной целью патофизиологии, как и клинических наук, является раскрытие законов, по которым развивается болезнь, специфика предмета состоит в том, что она изучает наиболее общие, основные закономерности возникновения, развития и исхода болезни. Нельзя понять частные особенности развития любой конкретной болезни, не зная общих закономерностей развития явлений, ее составляющих. Так, например, воспаление – важный и обязательный компонент самых разных заболеваний, патологических процессов как инфекционной, так и неинфекционной природы (туберкулеза, проказы, гриппа, аппендицита, перитонита, менингита, энцефалита и многих других форм патологии). Патофизиология изучает причины воспаления, его патогенез, особенности, механизмы и следствие сосудистой реакции, нарушений обмена веществ, энергетического обмена, характерных для воспаления, а также процессы, лежащие в основе купирования воспалительной реакции, обеспечивающие выздоровление организма, вне зависимости от вида заболевания, составляющим компонентом которого оно является. Клинициста будут больше интересовать частные особенности и механизмы проявления конкретных видов воспаления при каждом конкретном заболевании. Это предполагает необходимость знания общих закономерностей развития воспаления в целом, умения дать патогенетическую оценку различным его проявлениям, что и позволяет в конечном итоге выбрать правильную тактику и методы лечения. То же можно сказать и о гипоксии, лихорадке, расстройствах периферического кровообращения и других составляющих элементов болезней. Следовательно, патофизиолог, отвлекаясь от частностей, старается найти то общее, что объединяет различные заболевания, т.е. законы, по которым болезнь развивается. Выяснение наиболее общих, основных закономерностей и механизмов, лежащих в основе развития нарушений метаболизма, структуры и функции организма, возникновения, развития и исхода патологических процессов и болезни, а также принципов их профилактики и лечения является предметом изучения патофизиологии. Знание этих факторов позволяет ответить на вопросы, почему возникает, как развивается болезнь или патологический процесс, а, соответственно, как выявить, лечить и предупредить болезнь. Конечной целью патофизиологии является раскрытие законов, общих закономерностей, по которым развивается болезнь, принципов профилактики и лечения. И клинические науки, и патофизиология изучают болезнь для того, чтобы эффективно предупредить и лечить ее.

Патофизиология, как раздел биологии и медицины, является интегративной фундаментальной медико-биологической дисциплиной. Она опирается на знание биологии, анатомии, гистологии, биохимии, генетики, иммунологии и особенно нормальной физиологии.

Современная наука вообще и медицинская наука, в частности, характеризуются все ускоряющимися темпами развития. Огромный поток научной информации, касающейся различных сторон деятельности организма в условиях нормы и патологии, относящейся к различным уровням его организации, полученной в недрах каждой отдельной дисциплины, требует обобщения, систематизации, интеграции, установления общепатологических базисных закономерностей. Эту функцию в значительной степени выполняет патофизиология. Современная патофизиология включает обобщение фактических данных биохимических, морфологических, генетических и других исследований с целью формирования представлений о закономерностях работы того или иного органа, системы при различных болезнях. Патофизиология – это теоретическая основа клинической медицины, раскрывающая сущность, происхождение и следствие заболеваний вообще. Патофизиология является фундаментом для построения научно-обоснованной системы как лечения болезней, так и их профилактики. Патофизиология – основа медицинского профессионального интеллекта (из преамбулы устава ВОЗ).

Объектом изучения дисциплины «Патофизиология» является болезнь, больной человек вообще, в то время как объектом изучения клинических наук является больной человек с конкретными проявлениями болезни.

Основные задачи патофизиологии заключаются в понимании и изучении:

- наиболее общих закономерностей и механизмов, лежащих в основе резистентности организма, возникновения, развития и исхода болезни, ведущих типовых патологических процессов;

- базисных закономерностей развития типовых нарушений и восстановления функционирования различных органов и систем организма;

- принципов профилактики и лечения основных патологических процессов и заболеваний.

В соответствии с тремя основными задачами курс «Патофизиология» состоит из трех основных разделов.

В первом разделе «Общая нозология» (от греч. nosos - болезнь + logos - учение), т.е. общем учении о болезни, рассматривается, почему возникает болезнь (общая этиология) и как она формируется, развивается и заканчивается (общий патогенез). Анализируются сложные взаимоотношения между организмом и биотическими и абиотическими факторами среды, оказывающими на него воздействие (в том числе и патогенное), причинно-следственная связь явлений, двойственная природа болезни, лежащая в основе самого ее развития и исхода, закономерности выздоровления и смерти, проблемы реактивности, наследственности, конституции, целостности организма, их роль в патологии, закономерности и механизмы старения, а также даются основные понятия патологии.

Вопросы этиологии и патогенеза являются главными вопросами дисциплины «патология». Их решение предполагает анализ сложных взаимосвязей между средой и организмом. Среда рассматривается как источник различных, в том числе и патогенных воздействий, а организм - как биологическая система с различными уровнями регуляции, с его наследственностью и реактивностью. Знание этиологии и патогенеза позволяет обосновать принципы, методы выявления (диагностики), лечения и профилактики болезни и патологических процессов.

Второй раздел «Учение о типовых патологических процессах» включает рассмотрение типовых патологических процессов: 1) развивающихся на действие самых разнообразных по своей природе раздражителей; 2) имеющих, несмотря на различие причинных факторов, общие механизмы своего развития; 3) являющихся составляющими компонентами многих или большинства заболеваний. К ним относятся: повреждение, расстройства регионального кровообращения и микроциркуляции, гипоксия, воспаление, лихорадка, типовые нарушения обмена веществ, опухолевый рост, экстремальные состояния и др.

Объединение первого и второго разделов патофизиологии получило название «Общая патофизиология».

Третий раздел «Учение о типовых формах патологии тканей, органов и систем» называют «частной патофизиологией». Здесь изучаются общепатологические аспекты, общие закономерности возникновения, развития и завершения типовых форм патологии, нарушения и восстановления различных органов и систем (сердечно-сосудистой, дыхательной, нервной, эндокринной и др.), а также формируются принципы их диагностики, терапии и профилактики.

Основным методом, который использует для решения своих задач «патофизиология», является метод эксперимента. Он складывается из двух этапов: моделирования патологического процесса или болезни и изучения их в динамике с применением многообразных методов исследования. Эксперимент позволяет наблюдать процесс на всем его протяжении (в динамике), от самых ранних до конечных этапов развития. Клиницист, как правило, лишен такой возможности, поскольку больной обращается к врачу лишь тогда, когда болезнь проявилась, а иногда, к сожалению, зашла слишком далеко. В ходе эксперимента используются различные методические приемы (метод выключения, раздражения, метод культуры ткани, введение в организм гормонов, ферментов и т.д.), позволяющие варьировать условия проведения опыта и активно вмешиваться в течение процесса на различных этапах его развития. Другими словами, эксперимент призван ставить вопросы природе и получать на них объективные ответы. Он лежит в основе познания причин и механизмов развития различных заболеваний, позволяет разрабатывать и апробировать новые, все более результативные формы оперативных вмешательств, изучать эффективность новых лекарственных средств и других методов лечения, новых методов диагностики с большей разрешающей возможностью и т.п.

Эксперимент известен со времен глубокой древности. По свидетельству А.К. Цельса, Герофил и Эразистрат (IV и III вв. до н.э.), добывшие первые сведения о жизнедеятельности ор­ганизма, «производя вскрытие живых людей, преступников, полученных из тюрем» (естественно, без наркоза или примене­ния обезболивающих средств), «и пока еще оставалось дыха­ние» рассматривали то, что природа раньше скрывала от глаз... Опыты на людях продолжались и в последующие века, вплоть до наших дней. Их можно разделить на две неравнозначные группы.

В первую входят опыты, которые ставятся вопреки воле че­ловека, насильно или без его ведома, что имело место в кон­центрационных лагерях фашистской Германии, в особых от­рядах по «борьбе с эпидемиями» в армии Японии в период 1939-1945 гг. и т.д. Нет нужды говорить о недопустимости, преступности такого рода экспериментов. Вторая группа - это опыты на добровольцах, в первую оче­редь на самих ученых, одержимых установлением истины, го­товых ради проверки своих гипотез жертвовать здоровьем и даже жизнью. Непозволительность проведения первой группы экспери­ментов и крайняя ограниченность второй группы экспериментов на человеке вынуждают ученых ставить опыты на живот­ных, ибо «только пройдя через огонь эксперимента, медицина станет тем, чем должна быть, т.е. сознательной, а, следовательно, всегда и вполне целесообразно действующей» (И.П. Павлов).

Смысл патофизиологического эксперимента заключается в том, чтобы вызвать болезнь у животного, изучить ее и применить полученные данные на практике. Это отличает дисциплину «патофизиология» от клинических наук. Понимая правомерность и необходимость проведения опытов на животных, следует помнить о том, что экспериментальный метод на животных имеет ряд ограничений, связанных с анизоморфизмом (видовыми различиями строения и свойств организмов животных и человека, отдельных органов и тканей). Практически полностью отсутствует возможность воспроизведения влияния на животных социальных факторов болезни. Существенное ограничение обусловлено также деонтологическими, биоэтическими аспектами экспериментов на животных в связи с причинением им во время опытов физических страданий, боли.

Основные требования, предъявляемые к эксперименту и экспериментатору, коротко сводятся к следующему:

1. Важно четко формулировать цели и задачи исследования, руководящую идею, рабочую гипотезу, основанную на фактах, добытых после тщательного знакомства с имеющейся литературой, т.е. подготовить вопрос, по которому экспериментатор хочет получить ответ. Нельзя начинать эксперимент, надеясь на «авось», на то, что неожиданно получится интересный результат: не зная, что ищешь, не поймешь и того, что найдешь.

2. Нужно правильно выбрать вид экспериментального животного, руководствуясь при этом целью и задачами исследования, а также учитывая близость, сходство экспериментального животного с человеком. Например, при изучении реакции печени на действие гепатотропных ядов или гепатотропного вируса удачным будет выбор в качестве объекта экспериментирования крысы, печень которой по структуре и функции близка к печени человека, но неудачным будет использование кролика - травоядного животного, печень которого характеризуется рядом особенностей по сравнению с человеческой. Если целью эксперимента является выяснение роли наследственности в развитии какой-то формы патологии, нужны животные, часто дающие потомство, например, мыши.

3. Важным слагаемым успеха эксперимента является правильный подбор методических приемов, тестов, показателей, адекватных цели и задачам исследования. В одном случае это должен быть удачно подобранный комплекс гемодинамических показателей, в другом - сочетание тестов, отражающих состояние системы крови и кроветворения, в третьем - показатели структуры и функции генетического аппарата и т.д.

4. Моделирование той или иной конкретной формы патологии человека - очень сложный и трудоемкий этап экспериментального исследования, на разработку которого нередко уходят месяцы, а иногда и годы. Создать адекватную модель определенной болезни человека на животных, как правило, не удается. Чаще всего моделируются лишь отдельные синдромы, в лучшем случае – симптомокомплекс, характерный для определенного заболевания, а не сама болезнь в целом. Например, создается модель почечной, церебральной гипертензии, но не артериальная гипертензия во всем ее объеме и своеобразии. Некоторые болезни человека, даже в приближенном виде, до сих пор получить на животных невозможно (психические заболевания, подагра, бронхиальная астма и др.).

5. При проведении эксперимента обязательно необходим контроль, с которым сравниваются результаты опыта. Необходима стандартизация условий эксперимента. Важно, чтобы при проверке опыта были исключены все субъективные факторы, которые помимо воли экспериментатора могли бы повлиять на результат. Животные контрольной и опытной групп должны быть одного вида, возраста, веса, пола, лучше всего одного помета, условия их содержания - одинаковые. Различие должно быть только одно, целенаправленно создаваемое экспериментатором для решения стоящей перед ним задачи. «Опыт с двумя неизвестными - грязный опыт, опыт с тремя неизвестными может ставить только невежда» (А.Д. Сперанский).

6. Каждый эксперимент должен очень тщательно протоколироваться. Фиксируются и учитываются не только данные, подтверждающие рабочую гипотезу, но и противоречащие ей. Только в таком случае можно рассчитывать на объективность исследования и его значимость для теории и практики медицины.

7. Ответственной частью научной работы является анализ результатов исследования, статистическая обработка полученных данных, уверенность в их достоверности, сопоставление их с данными литературы, формулировка выводов. Этот раздел работы требует от экспериментатора хорошего знания литературы по изучаемому вопросу, критического отношения к полученным результатам, умения (если такое случится) признать ошибочность первоначальной гипотезы, отвергнуть изначальное предположительное объяснение того или иного явления (механизма развития процесса, характера действия предложенного лекарственного препарата, эффекта нового оперативного вмешательства и т.д.). Главное – установление истины. Только она важна для науки и практики. И отрицательный результат приближает ученого к ее пониманию, поскольку одним из возможных подходов к раскрытию истины становится меньше. Выводы должны быть краткими, четко сформулированными положениями того нового, существенного, что удалось выяснить в ходе проведенного эксперимента.

Различают опыты острые (вивисекция) и хронические. Родоначальником первых был Клод Бернар, вторых – И.П. Павлов. В остром опыте можно быстро смоделировать конкретную патологию, процесс (например, острую кровопотерю) и в течение сравнительно короткого времени (минуты, часы) изучить отдельные их проявления (например, срочные реакции компенсации) или на изолированном (извлеченном из организма животного) органе изучать воздействие различного рода факторов и т.п. У острого опыта имеются три основных недостатка: 1) кратковременность наблюдения, невозможность изучать отдаленные последствия того или иного воздействия, процесса; 2) наслоение на результаты эксперимента влияния операционной травмы, наркоза; 3) ограниченная возможность моделирования; нельзя, например, моделировать такой процесс, как опухолевый рост, или сложный симптомокомплекс, характерный для конкретной болезни. Результативность хронического эксперимента намного выше, поскольку он в основном лишен перечисленных недочетов, но в то же время такой эксперимент намного более трудоемкий и долговременный (иногда продолжается годы). Умелое сочетание острого и хронического эксперимента позволяет решать многие актуальные вопросы медицинской науки и практики.

Практически всеми своими достижениями медицина обязана, главным образом, эксперименту на животных. Эксперимент обеспечил возникновение новых научных направлений и клинических дисциплин (реаниматологии, трансплантологии и др.), оказывающих неоценимые услуги человечеству. В память об этом в ряде городов мира воздвигнуты памятники экспериментальным животным. В Колтушах (под Санкт-Петербургом), на территории Павловской лаборатории сооружен памятник собаке – животному, с помощью которого выяснена роль различных отделов нервной системы в жизнедеятельности организма, отдельных его органов и систем, раскрыты многие важнейшие закономерности высшей нервной деятельности и решены многие другие вопросы. В Сухумском обезьяньем питомнике, который служил базой НИИ экспериментальной патологии и терапии, в честь 50-летия института (1977г.) был открыт бронзовый памятник не ученому, а павиану Муррею со следующей надписью на пьедестале: «Полиомиелит, желтая лихорадка, сыпной тиф, клещевой энцефалит, оспа, гепатит и многие другие болезни людей изучены при помощи опытов на обезьянах».

Особую группу экспериментов на живых объектах составляют опыты на тканевых культурах (определенных тканях, клетках, выращиваемых в питательной среде с соблюдением специального режима, поддержанием нужной температуры, КОС среды, строжайшего соблюдения правил асептики и антисептики).

К числу других методов, которыми пользуется патофизиология относятся:

- метод клинического исследования – безвредные целенаправленные функционально-диагностические исследования у пациентов (электрофизио-логические, биохимические и др.), позволяющие углубить знания по отдельным формам патологии, подтвердить высокую или убедиться в низкой эффективности того или иного метода лечения и т.д.;

- методы физического и математического моделирования, основанные на использовании вычислительной техники, особенно ценные для прогнозирования степени риска развития тех или иных опасных заболеваний и возможных их осложнений.