Vliv vnějších faktorů na organizmus 1 Příčiny nemocí •vnitřní –genetická výbava jedince – – – – •zevní –biologické –fyzikální •mechanické, teplo/chlad, zvuk, radiace –chemické •kouření, toxiny, jedy –nutriční deficit nebo nadbytek – – –U člověka: vlivy psychosociální a psychosomatické – – – – – • 2 Zevní faktory vzniku nemocí §Organizmus vznikl, vyvíjel se a existuje ve stálé interakci se zevním prostředím § §Faktory prostředí zpravidla nepůsobí izolovaně, ale ve vzájemné interakci § §Většina podnětů z prostředí je pro organizmus prospěšná (za určitých okolností mohou vyvolat poškození, nemoc) 3 Přirozené: ØUV záření Øsluneční záření Øpřirozená radioaktivita Øteplo Øchlad Øhluk Ømechanické síly apod. Ø Umělé: Øsilná magnetická pole Østřídavý elektrický proud Ølaser Øsilná radioaktivita Østav beztíže Øpřetížení Faktory fyzikální povahy 4 1) Mechanické faktory •Mohou vyvolat: •– zhmoždění (kontuze), utlačení (komprese) • roztržení tkáně (lacerace), zlomeniny (fraktury) • vyvrtnutí (distorze), vykloubení (luxace), ….. • •Důsledky: •v místě poškození Þ rozvoj zánětlivé reakce • - otok (edém) • - krvácení (hemoragie) • - přerušení nervů (obrna – paréza či plegie) • - traumatický šok • 5 Traumatický šok Podněty: §Bolest ¯ periferního odporu --- ¯ TK (hypotenze) §ztráta krve Zátěžová reakce – vyplavení katecholaminů a hormonů kůry nadledvin Cévní reakce je charakerizována: -¯ perfúzí tkání Þ tkáňová hypoxie, ischemie, metabolická acidóza * anaerobní metabolizmus (laktát) Selhání některých orgánů: šoková ledvina Možnost embolie (tuková, vzduchová) 6 Crush syndrom -zvláštní případ traumatického šoku -vznik po traumatu se zhmožděním svalů (rhabdomyolýza) ß uvolňuje se myoglobin neváže se na haptoglobin přechází do glomerul. filtrátu myoglobinové válce resorbován tubul. bb do moče Fe ukládána jako hemosiderin Þ rozvoj ledvinného selhávání 7 Barotrauma -následkem náhlých změn atmosférického tlaku Př. §mechanické poškození středoušní dutiny §barotrauma plic u potápěčů při vynořování ® náhlý pokles atmosférického tlaku vzduchu u pacientů s řízeným dýcháním pneumotorax mediastinální emfyzém vzduchová embolie 8 http://www.yalescientific.org/wp-content/uploads/2012/02/fulllength-brainblast-2.png Pohyb -nezbytný pro život -Patogenní mohou být - změny rychlosti - změny dráhy pohybu (odstředivá síla) -vlivem nepravidelných pohybů ß dráždění vestibulárního aparátu ß příznaky kinetózy (nauzea, zvracení…) 9 Nedostatek pohybu Dlouhodobá imobilizace patogenní (stresový) faktor Příznaky: §lokomoční systém: kost - převaha osteoklastů svaly – atrofie svalstva §Kardiovaskulární : potlačen ortostatický reflex flebotrombózy (zpomalené proudění krve) §Respirační: ¯ plicní ventilace (hypoventilace dolních laloků vznik atelektáz) potlačen obranný reflex kašle bronchopneumonie (hypoventilace + retence sekretu) 10 Gastrointestinální: zácpa (tělesná aktivita a vzpřímená poloha stimulují střeva k normální činnosti) Močové ústrojí: - stáza moči a dilatace močových cest a močového měchýře nebezpečí uroinfekce - tvorba močových kamenů (urolithiáza) Látková přeměna: převládá katabolismus negativní dusíková bilance Kůže: dekubitální vředy (stálý tlak na kůži) poruchy prokrvení poruchy inervace § 11 Vliv přetížení -organizmy na Zemi jsou vystaveny účinkům zemské gravitace (1G) -velikost gravitace se mění – při letecké akrobacii, skocích do vody apod. (snáší v sedě v předklonu – 4G po dobu 60 minut) Náhlé přetížení: ¯ TK v oblasti hlavy (poruchy vidění, ztráta vědomí) – asi po 10 sec – úprava prokrvení mozku -působí-li nadměrná gravitace: a)souběžně s osou těla smrt zástavou cirkulace b)kolmo na osu těla smrt selháním respirace 2) Přetížení a beztíže 12 Vliv beztíže -při kosmických letech: §mizí váha organizmu – přestanou působit podněty pro podráždění tlakových tělísek, nervových zakončeních… §chybí podněty vyvolávané zemskou tíží (podněty vyvolané pohyby hlavy jsou však přítomny) §po návratu na zem – porušen ortostatický reflex (pro ¯ žilní tonus) §při delších pobytech osteoporóza atrofie svalů malá výbavnost posturálních reflexů § 13 lFunkční poruchy dráždivých a vodivých systémů Účinky elektrického proudu: střídavý proud – nebezpečnější než stejnosměrný (frekvence a intenzita) * snáze vyvolá podráždění svalové a nervové tkáně * snáze prochází lidským tělem Velikost protékajícího proudu: I=U/R (Ohmův zákon) Výkon: P = U I nepřímo úměrná odporu těla – kožní odpor - oděv 3) Elektromagnetické pole 14 Úraz elektrickým proudem -hodnota frekvence střídavého proudu v rozvodné síti (50 nebo 60 Hz) je v rozmezí nebezpečných frekvencí [30-150 Hz] §do 25 mA: dráždí ke křečím (dých. svaly), TK §25-80 mA: srdeční arytmie až fibrilace (déle než 30s) §50mA-3A: srdeční fibrilace (0.3s) § § § §nad 3A: srdeční zástava, křeče kosterního a dýchacího svalstva 15 U vysokofrekvenčního střídavého proudu Þ nebezpečnost klesá ¯ škodlivější tepelné poškození U vysokonapěťových rozvodů – úraz může vzniknout „přeskočením“ (výbojem) el. proudu na velkou vzdálenost Blesk = vysokofrekvenční pulz, s proudem kolem 105A , o napětí 105-106V (ve 40% smrtelné) Stejnosměrný proud – hodnoty nebezpečnosti 4-násobné 16 Elektromagnetické vlnění 17 Elektromagnetické vlnění a)Elektromagnetické vlnění s vlnovou délkou delší než světlo -Mikrovlny termální účinek (denaturace bílkovin, nekrózy tkání, katarakta oční čočky) -Rádiové vlny tzv. netermální účinky (změny nervové činnosti) -Infračervené záření tepelné účinky 18 b) Elektromagnetické vlnění s vlnovou délkou světla Světlo (=viditelné záření): vlnová délka 400-760 nm -periodicita, trvání a intenzita vnější stimul pro synchronizaci cirkadiánního oscilátoru Může způsobit poškození tkáně: fotosenzibilizace – vznik excitací fotodynamicky aktivní látky světlem (porfyriny, chinin) Þerytém, edém, puchýře až nekrózy (transdermálně) Þzánětlivé reakce endotelu cév (intravenózně) fotoalergie – alergen se aktivuje působením světla Þ imunitní reakce ekzematózního typu 19 c) Elektromagnetické vlnění s vlnovou délkou kratší než světlo -ultrafialové záření (UV): A, B a C -RTG záření -g záření -kosmické paprsky - Fyziologické a škodlivé účinky UV: §tvorba provitaminu D v kůži §opálení – vznik inhibicí blokátoru (tj. stimulací tyrosin-syntetázy) a následným ukládáním pigmentu melaninu v kůži §Při nepřiměřené expozici – erytém, „spálení“, zánět spojivek 20 -a = a částice (atomy Helia) -b = elektrony nebo pozitrony -g = elektromagnetické (fotony) -Neutrony - Zdroje: -Přirozené: - kosmické - solární - zemské (horniny) - radon (plyn) -Umělé: - jaderné reakce - průmysl (zemědělství, kontrola polutantů… - medicína (vyšetř. metody, terapie) 4) Ionizující záření 21 Člověk patří k homoiotermním živočichův ß udržuje svoji tělesnou teplotu v úzkém rozmezí kolem 37°C Þ umožňuje normální průběh metabolizmu Mechanizmy výdeje tepla: a)Radiace (sálání) – hlavně při teplotách pod 37 °C b)Kondukce – kontaktem s teplými či chlad. látkami c)Konvekce – závisí na proudění vzduchu event. vody d)Evaporace – odpařování vody z kůže a epitelů e) 5) Vliv tepla a chladu na organizmus 22 Hypertermie Øjde o pasívní zvýšení tělesné teploty nad normu (nestačí regulační mechanizmy) ß Součet tepla z okolí a z metabolizmu je větší než se stačí odvést Příčiny: Øvysoká teplota okolí Ømetabolické poruchy (hypertyreóza, feochromocytom) x Øchybění potních žláz Ønadměrně izolující oděv 23 Celkové účinky teploty na organizmus §Dojde k periferní vazodilataci, kompenzačně k viscerální vazokonstrikci ß zvýšení srdeční frekvence a MSV §ztráty vody a solí ® dehydratace - isotonická - hypertonická - hypotonická 24 Poškození teplem a) Tepelná synkopa (prostá mdloba) - nejmírnější, v důsledku perif. vazodilatace nastupuje hypotenze a snížení prokrvení mozku b) Sluneční úžeh - déletrvající ozařování hlavy- zvýšení permeability hematoencefal. bariéry - termická meningitis, encefalitis… c) Úpal - zabráněním výdeje tepla a isotonní dehydratací - zvýšení teploty tělesného jádra d) Hypertermické kóma - dekompenzovaný úpal 25 Vliv chladu -zvyšuje tonus sympatiku ß vazokonstrikce kůže (¯ ochlazování jádra) -pokud nestačí, musí se zvýšit produkce tepla ß volní motorickou aktivitou a svalovým třesem Þ nezpůsobilost: hypotermie 26 Hypotermie §Zpomalení srdeční frekvence §Porucha kontraktility myokardu ( v důsledku zvýšené extracelulární koncentrace kalia – změna funkce sodíkové pumpy) §Klesá látková přeměna, snižuje se svalový třes, dochází k vazodilataci (při 34-27°C) §Smrt přibližně při 24°C – selhání respirace - event. selhání cirkulace (arytmie, srdeční zástava) § 27 Místní působení chladu - omrzliny -jsou důsledkem cévních změn: a) arteriolospazmus – důsledek: zblednutí kůže (1. stupeň) b) vazodilatace – zčervenání a tvorba puchýřů (2. stupeň) c) vazokonstrikce – nekróza tkáně (3. stupeň) Řízená hypotermie: Místní podchlazení – anestezuje, ¯ spotřebu O2 tkáněmi (kardiochirurgie, neurochirurgie) 28 Infrazvukové vibrace - lokální poškození – např. rukou při práci s mechanickým kladivem -poškození kloubních chrupavek -Vazoneurózy – vazospastické projevy (poruchy prokrvení) - Hluk - zvuk traumatizující sluch (kolem 80-90dB) - trvalý hluk (je pod prahem škodlivého působení) může škodlivě působit na psychiku 6) Působení vibrací a hluku 29 Nízký tlak: -první příznaky výškové (horské) nemoci se objevují při rychlém výstupu do výšek přes 3000-4000 m. -Příčiny: hypoxie (¯ pO2) expanze plynů v GIT -Kompenzace: hyperventilace dlouhodobá - ery Vysoký tlak: Př. dekompresní (kesonová) nemoc -při rychlém výstupu – bubliny plynu, který byl rozpuštěn ve tkáních působí jako vzduchová embolie 7) Vliv nízkého a vysokého tlaku vzduchu 30 cizí chemické látky - xenobiotika vztah dávky a účinku ß předpoklad: účinek je závislý na podané dávce např. při mortalitě : LD50 (dávka, při níž zahyne 50% pokusných zvířat) základní toxikologická veličina pro posuzování relativní toxicity chemikálií 8) VLIV CHEMICKÝCH LÁTEK 31 Vstup xenobiotik do organizmu Cesty: - inhalační projeví se v plících (SO2) - kůží jiném orgánu (játra, CNS) lépe prochází lipofilní a nepolární látky - zažívacím traktem lépe se vstřebávají nepolární látky množství ovlivněno biotransformací v játrech (first-pass efekt) 32 Mechanizmus účinku xenobiotik §interakce látky s receptorem - agonisté – např. opioidy - m opioidní receptory v CNS - antagonisté – např. pesticid DDT – receptory pro testosteron §interference s membránovými ději - kurare, paralytické plyny – paréza dých. svalů §inhibice enzymů, vazba na molekuly - metanol/etanol – alkoholdehydrogenáza - kyanid – cytochrom c-oxidáza (mitochondrie) - oxid uhelnatý, nitrity - hemoglobin §ovlivnění energetického metabolizmu buňky - kyanid – cytochrom c-oxidáza ® pokles ATP §kombinované mechanizmy - tabákový kouř (nikotin, prach, karcinogeny) 33 Příklad: dusičnany a dusitany - kontaminanty vod (hnojiva) - - - riziko methemoglobinémie u kojenců dusičnany (nitráty) ß v GIT redukovány na dusitany (nitrity) ß reagují s oxyhemoglobinem methemoglobin - není schopen reverzibilně vázat O2 zhoršené zásobování tkání O2 v Ery - enzym methemoglobinreduktáza - u kojenců ¯ aktivita 34 §viry §baktérie §plísně §paraziti § §priony: infekční částice tvořené bílkovinami,ale neobsahující nukleové kyseliny 9) BIOLOGICKÉ PATOGENNÍ PODNĚTY 35 Viry •Obligátní intracelulární paraziti •Předpokladem vstupu viru do buňky • ® přítomnost povrchového receptoru (hostitelské spektrum i • orgánový tropismus) • specifická enzymová výbava buňky • • •Primární virémie •Sekundární virémie • eliminace z organizmu vs. perzistence (HSV, varicela, zoster) 36 Mechanizmy, kterými viry … •Poškozují hostitelskou buňku -Inhibice syntézy DNA, RNA a proteinů -Narušení integrity membrány -Replikací viru způsobená lýza buňky -Apoptóza infikovaných buněk -Zničení buněk nesoucích virové antigeny imunitním systémem org. -Zánik buněk závislých na buňkách infikovaných virem -Nádorová transformace buněk • •Ohrožují hostitelský organizmus • • - sekundární infekce a imunosuprese • • - orgánová manifestace či komplikace • • - autoimunita • • - nádorová onemocnění 37 Bakterie •Vztah bakterií a makroorganizmu: • —Fyziologické osídlení kůže a sliznic • - za normálních okolností nepatogenní • - mohou způsobit i závažné onemocnění za určitých situací (např. bakteriémie po extrakci zubu jako příčina endokarditidy u oslabeného organizmu) —Náhodná krátkodobá kolonizace —Nosičství • - epidemiologicky závažné (S. aureus, S. typhi…) —Onemocnění • - konflikt mezi mikrobem a hostitelem 38 Reakce organizmu na bakteriální infekci —Branou vstupu ® obvykle slizniční povrchy (porušení integrity) —Osud hostitele závisí na: • - obranyschopnosti (z velké části determinována geneticky) • - patogenitě bakterie (invazivní schopnost, tvorba toxinů, schopnost • odolávat obranným mechanizmům hostitele) • neinvazivní – množí se v místě vstupu do organizmu • ohrožují v případě produkce toxinů • (obranou jsou pouze neutralizační Pt) • invazivní – pronikají do organizmu (extracelulární x intracelulární) • (obranou jsou Pt, komplement, fagocytóza vs. makrofágy) • - velikosti infekční dávky 39 Únik bakterií před obrannými mechanizmy hostitele lMohou tvořit imunorepelentní látky odpuzující fagocytózu lPřítomnost bakteriální stěny - ztěžuje fagocytózu (S. aureus tvoří plazmakoagulázu – umožní obalení fibrinem, což působí antifagocytárně) - chrání před účinky komplementu lPřežívání v makrofázích (odolná stěna, zábrana splynutí fagolysosomu, zábrana respiračního vzplanutí, přechod z fagosomu do cytoplazmy) lAntigenní variabilita ® snižuje účinnost specifické imunity lPoškozování imunitního systému hostitele (např. leukocidin S. aureus) 40