Шок

Шок — это состояние, при котором снижение сердечного выброса или снижение эффективного объема циркулирующей крови ухудшает перфузию тканей и приводит к клеточной гипоксии. Сначала клеточное повреждение обратимо; однако длительный шок в конечном итоге приводит к необратимому повреждению тканей и часто приводит к летальному исходу.

1. Виды и причины шока
2. Патогенез септического шока
3. Стадии шока
4. Воздействие шока на ткани и клетки
5. Клинические проявления шока
6. Заключение

Виды и причины шока

Шок может осложнить тяжелое кровотечение, обширную травму или ожоги, инфаркт миокарда, эмболию легочной артерии и микробный сепсис. Его причины делятся на три основные категории (табл. 4.3):

1. Кардиогенный шок развивается при низком сердечном выбросе, возникающем вследствие сердечной недостаточности. Он может быть вызван повреждением миокарда (инфаркт), мерцательной аритмией, внешней компрессией (тампонада сердца, см. главу 12) или закрытием ствола легочной артерии либо его главных ветвей (например, при тромбоэмболии легочной артерии).
2. Гиповолемический шок развивается в результате низкого сердечного выброса, что связано с уменьшением объема циркулирующей крови или плазмы крови (например, при кровотечении или потере жидкости при обширных ожогах).
3. Септический шок обусловлен микробными инфекциями и сопровождается развитием синдрома системной воспалительной реакции. Похожая воспалительная реакция (так называемый синдром системной воспалительной реакции) может возникать и в отсутствие инфекции. Причины развития синдрома — массивные травмы, ожоги, острый панкреатит. Общим патогенетическим механизмом шока является массивное высвобождение медиаторов воспаления иммунными клетками (врожденного и приобретенного иммунитета), которые вызывают расширение сосудов микроциркуляторного русла, повышение сосудистой проницаемости и венозный застой. Эти изменения приводят к снижению потребления тканями кислорода, клеточной гипоксии и нарушению обмена веществ, что способствует нарушению функции органов, органной недостаточности и смерти.

Таблица 4.3. Три основных вида шока

Гораздо реже шок развивается из-за снижения сосудистого тонуса в результате анестезии или повреждения спинного мозга (нейрогенный шок). Анафилактический шок связан с системной вазодилатацией и повышением сосудистой проницаемости, обусловленными реакцией гиперчувствительности с участием IgE (см. главу 5).

Патогенез септического шока

Септический шок является причиной смерти 2% больных в клиниках США. Почти в 50% случаев смерть наступает в отделениях интенсивной терапии. Частота встречаемости септического шока в США составляет приблизительно 750 000 случаев в год и продолжает расти; при этом рост показателей по иронии судьбы связан с улучшением системы жизнеобеспечения больных, находящихся в критическом состоянии, а также с ростом числа иммунокомпрометированных больных (из-за химиотерапии, иммуносупрессии, пожилого возраста или ВИЧ-инфекции) и растущей распространенности микроорганизмов с множественной лекарственной устойчивостью. Несмотря на очевидные достижения в лечении септического шока, смертность достигает 20-30%.

Грамположительные бактерии являются основной причиной развития септического шока; второе место принадлежит грамотрицательным бактериям и грибам. Устаревший синоним септического шока — термин «эндотоксиновый шок», который в настоящее время не используется.

Способность различных микроорганизмов вызывать септический шок согласуется с идеей о том, что различные микробные компоненты могут запускать процесс. Макрофаги, нейтрофилы, ДК, эндотелиальные клетки и растворимые компоненты врожденной иммунной системы (например, комплемент) распознают и активируются несколькими веществами, продуцируемыми микроорганизмами. После активации эти клетки и факторы инициируют ряд воспалительных реакций, которые взаимодействуют сложным, не полностью понятным образом, вызывая септический шок и полиорганную дисфункцию (рис. 4.19).

Рис. 4.19. Основные патогенетические пути развития септического шока. Продукты распада микроорганизмов активируют эндотелиальные клетки, клеточные и гуморальные элементы собственной иммунной системы, что вызывает каскад реакций, приводящих к развитию полиорганной недостаточности. Более подробная информация, касающаяся развития септического шока, представлена в тексте.

ДВС-синдром — диссеминированное внутрисосудистое свертывание; ФНО — фактор некроза опухоли; HMGB1 — высокомобильный белок 1-й группы; NO — оксид азота; PAF — фактор активации тромбоцитов; PAI-1 — ингибитор активатора плазминогена-1; РАМР — патоген-ассоциированные молекулярные образцы; sTNFR — растворимый рецептор фактора некроза опухоли; TF — тканевой фактор; TFPI — ингибитор пути тканевого фактора

Тяжесть течения септического шока и его исход, вероятно, зависят от вирулентности инфекции, иммунного статуса хозяина, наличия других сопутствующих состояний, а также характера и уровня продукции медиаторов. Учитывая многообразие факторов и сложности взаимодействия этих факторов при сепсисе, совсем неудивительно, что большая часть попыток остановить данный процесс, используя самые современные лекарственные препараты, действующие на те или иные медиаторы, заканчивается провалом.

Разработанные стандартные подходы в лечении сепсиса включают антибиотики, направленные против инфекции, введение жидких растворов для поддержания системного давления и физиологические дозы глюкокортикоидов (для компенсации нарушения работы надпочечников). Но необходимо отметить, что даже для специалистов лучших клинических центров септический шок остается сложной клинической задачей.

Существует группа бактериальных белков, названная суперантигенами, которые вызывают синдром, похожий на септический шок (например, синдром токсического шока). Суперантигены представляют собой поликлональные активаторы Т-лимфоцитов, которые способны вызвать активацию Т-лимфоцитов с высвобождением высокого уровня цитокинов, что в свою очередь приводит к разнообразным клиническим проявлениям — от диффузной сыпи до расширения сосудов микроциркуляторного русла, резкого снижения артериального давления и смертельного исхода.

Ниже выделены факторы, которые вносят определенный вклад в патофизиологию септического шока.

Воспалительные и противовоспалительные реакции. При сепсисе различные компоненты стенок микробов взаимодействуют с рецепторами клеток врожденной иммунной системы, вызывая провоспалительные ответные реакции. Клетки врожденной иммунной системы экспрессируют рецепторы (например, TLR) (см. главу 5), которые «распознают» токсичные вещества, синтезируемые микроорганизмами и содержащие патоген-ассоциированные молекулярные образцы (РАМР), также как и рецепторы, связанные с G-белком, которые «узнают» бактериальные пептиды, и рецепторы лектинов С-типа. При активации клетки врожденной иммунной системы вырабатывают множество цитокинов, такие как ФНО и ИЛ-1, IFN, ИЛ-12, ИЛ-18 и другие медиаторы воспаления, такие как белок группы 1 высокой подвижности (HMGB1). Значительно повышается уровень таких ключевых показателей острого воспаления, как СРБ и прокальцитонин. Последний является клинически значимым маркером септического шока, еще одним клиническим маркером септического шока является просептин. Кроме того, вырабатываются активные радикалы кислорода и липидные медиаторы, такие как простагландины и фактор активации тромбоцитов, уровень которых значительно повышается.

Эти эффекторные молекулы индуцируют эндотелиальные клетки (и другие типы клеток) для активации экспрессии молекул адгезии, а в дальнейшем — стимуляции производства цитокинов и хемокинов.​​​​​​ Компонентами микроорганизмов напрямую и через протеолитическую активность плазмина также активируется система комплемента, что приводит к образованию анафилотоксинов (С3а, С5а), хематаксических факторов (С5а) и опсонинов (С3b), каждый из которых способствует развитию воспаления. Компоненты микробов могут активировать свертывание непосредственно через фактор XII и опосредованно в результате развития эндотелиальной дисфункции. Повышенная активация тромбина может дополнительно усилить воспаление путем запуска протеаз-активированных рецепторов в клетках воспаления.

Системный воспалительный ответ при сепсисе вызывает угнетение механизмов, регулирующих функции иммунной системы, включая реакции врожденного и приобретенного иммунитета. В результате клинические проявления сепсиса у больных могут включать как высокореактивные воспалительные реакции, так и состояния, обусловленные резким угнетением иммунных реакций. Возможные механизмы подавления иммунитета включают переход от синтеза провоспалительных цитокинов (Th1) к продукции антивоспалительных цитокинов (Th2) (см. главу 5), синтез антивоспалительных медиаторов (например, растворимый рецептор ФНО, антагонист рецептора ИЛ-1 и ИЛ-10), апоптоз лимфоцитов, иммунодепрессивное воздействие апоптотических клеток и индукцию клеточной анергии. Именно перерегулирование воспалительного ответа и подавление иммунных реакций делают больных восприимчивыми к суперинфекциям.

Активация эндотелиальных клеток и их повреждение. Активация эндотелия микроорганизмами или медиаторами клеток воспаления сопровождается повышением сосудистой проницаемости, тканевым отеком, что в свою очередь оказывает влияние на нарушение питания тканей и удаление продуктов жизнедеятельности. Одним из эффектов воспалительных цитокинов является ослабление плотных контактов между эндотелиальными клетками, что приводит к повышению сосудистой проницаемости, приводя к накоплению богатой белком отечной жидкости — отеку тканей в организме. Эти изменения препятствуют перфузии тканей и могут усугубляться попытками поддержать пациента внутривенными переливаниями жидкостей. Активированный эндотелий также усиливает выработку оксида азота (NO) и других вазоактивных медиаторов воспаления [например, С3а, С5а и фактор активации тромбоцитов (PAF)], которые могут способствовать расслаблению гладких мышц сосудов и системной гипотензии.

Индукция прокоагулянтного состояния. Нарушения коагуляции достаточны для того, чтобы вызвать у половины пациентов с сепсисом грозное осложнение септического шока — ДВС. Сепсис вызывает экспрессию множества факторов, способствуя повышению свертывания крови.

Провоспалительные цитокины приводят к усилению образования тканевого фактора, который угнетает фибринолиз и усиливает экспрессию ингибитора активатора плазминогена. Провоспалительные цитокины увеличивают продукцию тканевого фактора моноцитами и, возможно, эндотелиальными клетками, а также уменьшают выработку эндотелиальных антикоагулянтных факторов, таких как ингибитор пути тканевого фактора, тромбомодулин и белок С (см. рис. 4.11). Они также ослабляют фибринолиз, увеличивая экспрессию ингибитора активатора плазминогена-1 (см. рис. 4.10).

Повышенная проницаемость сосудов и отек тканей уменьшают кровоток на уровне мелких сосудов, вызывая застой, и снижают отмывание активированных факторов коагуляции. Действуя согласованно, эти эффекты приводят к системной активации тромбина и отложению богатых фибрином тромбов в небольших сосудах, часто по всему телу, что еще больше ухудшает перфузию тканей. При полномасштабной диссеминированной внутрисосудистой коагуляции потребление факторов коагуляции и тромбоцитов настолько велико, что возникает дефицит этих факторов, приводящий к сопутствующему кровотечению и кровоизлиянию (см. главу 12).

Нарушение обмена веществ. У больных с сепсисом отмечается устойчивость к инсулину и гипергликемия. Цитокины, включая ФНО и ИЛ-1, гормоны стресса (такие как глюкагон, гормон роста и глюкокортикоид), а также катехоламины приводят к глюконеогенезу — образованию глюкозы из неуглеродных соединений (главный источник глюкозы при тяжелой инфекции). В то же время провоспалительные цитокины подавляют высвобождение инсулина, усиливая устойчивость скелетных мышц и других тканей к инсулину. Гипергликемия угнетает функцию нейтрофилов (тем самым снижая бактерицидную активность) и вызывает экспрессию молекул адгезии эндотелиальными клетками.

Хотя сепсис исходно рассматривался как состояние, при котором происходит усиленное образование глюкокортикоидов, повышение их уровня может смениться дефицитом глюкокортикоидов при надпочечниковой недостаточности. Данный эффект связан с угнетением функции надпочечников или некрозом надпочечников при развитии ДВС-синдрома (синдром Уотерхауса—Фридериксена) (см. главу 20). В конце концов тканевая гипоксия и снижение окислительного фосфорилирования приводят к увеличению производства молочной кислоты и лактат-ацидозу.

Нарушение функций органов. Системное падение давления, гипотензия, интерстициальный отек и тромбоз мелких сосудов — все это нарушает доставку кислорода и питательных веществ в ткани и способствует ухудшению работы органов. Повреждение митохондрий, вызванное окислительным стрессом, снижает потребление кислорода. Высокий уровень цитокинов и вторичных медиаторов может привести к снижению сократительной способности миокарда и таким образом уменьшить сердечный выброс. Повышение проницаемости сосудов и повреждения эндотелия сосудов легкого приводят к развитию ОРДС (см. главу 13).

Все эти факторы вызывают полиорганную недостаточность с нарушением функции почек, печени, легких и сердца, что приводит к смертельному исходу (при септическом шоке происходит также угнетение иммунитета). Патогенез иммунносупрессии включает образование противовоспалительных медиаторов (например, растворимый рецептор ФНО и антагонист рецептора ИЛ-1) и массивный апоптоз лимфоцитов в селезенке и лимфатических узлах (причины развития апоптоза непонятны).

Стадии шока

Шок — это прогрессирующее нарушение, которое в отсутствие лечения приводит к гибели больного. Точный механизм танатогенеза при сепсисе неизвестен, однако установлено, что при этом происходит усиление апоптоза лимфоцитов и энтероцитов, в то же время некроз клеток сведен к минимуму. Смерть наступает в результате полиорганной недостаточности, однако морфологические признаки, которые позволили бы объяснить причины нарушения работы тех или иных органов, отсутствуют.

Механизмы развития гиповолемического и кардиогенного шока более или менее понятны. За исключением случаев, когда шок развивается стремительно (например, массивное кровотечение при разрыве аневризмы аорты), в клиническом течении шока можно выделить три стадии (хотя деление на стадии носит весьма искусственный характер). Эти стадии наиболее четко наблюдаются при гиповолемическом шоке, но встречаются и при других формах шока.

1. Начальная непрогрессирующая стадия, при которой рефлекторные компенсаторные механизмы активируются и сохраняется кровоснабжение в жизненно важных органах.
2. Прогрессирующая стадия характеризуется ухудшением кровоснабжения тканей и нарушением процессов циркуляции и обмена веществ, включая ацидоз.
3. Стадия необратимых изменений, при которой клеточные и тканевые повреждения носят такой выраженный характер, что даже коррекция гемодинамических нарушений делает невозможным сохранение жизни больного.

На ранней, компенсированной стадии шока различные нейрогуморальные механизмы помогают поддерживать сердечный выброс и артериальное давление. Такие механизмы включают барорецепторные реакции, высвобождение катехоламинов и антидиуретического гормона (АДГ), активацию каскада ренин-ангиотензин-альдостерон и общую симпатическую стимуляцию. В результате возникают тахикардия, вазоконстрикция на периферии и почки задерживают жидкость в организме - это явление называется централизацией кровотока, которая обеспечивает компенсацию кровотока в сердце и головном мозге.

Вазоконстрикция сосудов кожи проявляется характерной бледностью (хотя иногда при септическом шоке вначале происходит расширение сосудов кожи, следовательно, кожа больного может быть теплой и розовой). Коронарные сосуды и сосуды головного мозга менее чувствительны к симпатическим сигналам и сохраняют обычный калибр и относительно нормальный кровоток. Таким образом, кровь шунтируется от кожи к жизненно важным органам, таким как сердце и головной мозг.

Переход шока в стадию декомпенсации характеризуется распространенной гипоксией тканей. В условиях постоянного дефицита кислорода внутриклеточное аэробное дыхание замещается анаэробным гликолизом, характеризующимся избыточным образованием молочной кислоты. В результате развивается метаболический ацидоз, при котором снижается pH ткани, что ослабляет вазомоторные реакции; наблюдается расширение артериол, и кровь начинает обратно поступать в микроциркуляторное русло. Депонирование крови на периферии (секвестрация) не только ухудшает сердечный выброс, но также подвергает эндотелиальные клетки риску развития аноксического повреждения с последующим ДВС-синдромом. С нарастанием тканевой гипоксии возникает нарушение функций жизненно важных органов и их декомпенсация.

В отсутствие лечения процесс вступает в заключительную — необратимую стадию. Массивное повреждение клеток проявляется высвобождением лизосомальных ферментов, что усугубляет шок. Сократительная функция миокарда ухудшается отчасти из-за синтеза оксида азота. Ишемия кишечника может привести к попаданию в кровоток кишечной флоры и, таким образом, стать причиной развития бактериального шока. Как правило, на этой стадии у больных развивается терминальная почечная недостаточность из-за острого ишемического повреждения эпителиальных структур (см. главу 14) и больной погибает, несмотря на лечение самыми лучшими лекарственными препаратами.

Воздействие шока на ткани и клетки

При шоке все изменения в клетках и тканях обусловлены в основном гипоксическими повреждениями и вызваны сочетанием гипоперфузии и тромбоза сосудов микроциркуляторного русла. Хотя при шоке вовлекаются все органы, но в большей степени страдают головной мозг, сердце, почки, надпочечники и ЖКТ.

Фибриновые тромбы могут формироваться практически везде, но чаще их можно обнаружить в почечных клубочках. Липидное истощение клеток коры надпочечников напоминает нарушения, возникающие при всех формах стресса, и связано с усиленным потреблением депонированных липидов для синтеза стероидов.

Ткань легких обладает определенной устойчивостью к гипоксическим повреждениям, возникающим после кровотечений при гиповолемическом шоке. Но при сепсисе или при травмах легких могут возникнуть диффузные альвеолярные повреждения (см. главу 13), что приводит к развитию так называемого шокового легкого.

Важнейшим проявлением шока является развитие шоковых почек. Морфология описывается как некроз эпителия проксимальных и дистальных канальцев почки в результате ишемии коркового вещества почек при централизации кровотока (см. главу 14). В случаях если больной выживает после шока, практически все ткани способны к полному восстановлению, за исключением нейронов и кардиомиоцитов.

Клинические проявления шока

Клинические проявления шока зависят от провоцирующего повреждения. При гиповолемическом и кардиогенном шоке у больных отмечаются гипотензия, слабый частый пульс, тахипноэ и холодная, липкая цианотичная кожа. Как отмечалось выше, при септическом шоке кожа может быть теплой и розовой в результате расширения мелких сосудов.

Угрозу жизни больного представляют нарушения, возникшие до развития шока (например, инфаркт миокарда, тяжелое кровотечение или бактериальная инфекция). Однако сердечные, церебральные и легочные изменения стремительно ухудшают состояние больного. Если больные переживают начальные осложнения, нарастающая почечная недостаточность может привести к развитию стадии прогрессирующей олигурии, ацидоза и нарушению баланса электролитов.

Прогноз зависит от этиологии шока и его продолжительности. Так, более 90% молодых и относительно здоровых пациентов с гиповолемическим шоком выживают при соответствующем лечении. В отличие от гиповолемического при септическом и кардиогенном шоке прогноз гораздо хуже, даже при правильном лечении.

Заключение

• Шок определяют как системное ухудшение кровоснабжения тканей вследствие снижения сердечного выброса и/или уменьшения объема циркулирующей крови.
• Часто встречаемыми формами шока являются кардиогенный (при инфаркте миокарда), гиповолемический (при массивной кровопотере) и септический (при инфекциях) шок.
• Любой шок приводит к гипоксическому повреждению тканей в отсутствие лечения.
• Септический шок вызван реакцией хозяина на бактериальные или грибковые инфекции; характеризуется активацией эндотелиальных клеток, расширением сосудов микроциркуляторного русла, отеком, ДВС-синдромом и нарушением обмена веществ.