Obecná patofyziologie
MUDr. Kateřina Kapounková, MUDr. Zdeněk Pospíšil
Příčiny vzniku nemoci

Příčiny nemoci mohou být vnitřní (endogenní), pak mluvíme většinou o genetickém podkladě, a vnější (exogenní).
(Obr. 4)


Obr. 4 Individuální příčiny nemoci

Pro zjednodušení hlavně léčebných postupů někdy užíváme rozdělení na stavy z jedné příčiny a z více příčin. Podle příčin nemocí se dělí i lékařské obory (Obr. 5).

Obr. 5 Lékařské obory podle příčin

Většina vnějších podnětů působících na organismus je pro člověka nezbytná, ale za určitých okolností i ty mohou vyvolat patologické změny.
Přesnou hranici mezi podněty patogenními a nepatogenními nelze přesně určit, záleží na stavu organismu, na intenzitě a době jejich působení, včetně individuální reakce organismu na dané podněty.

Vnější (exogenní) příčiny nemoci dělíme na:

Vnitřní (endogenní) příčiny nemoci dělíme na:

 

Fyzikální příčiny nemoci

1. Stlačení, roztržení, zhmoždění, zlomení, vykloubení
Mohou vést až k traumatickému šoku (zvláště při velké bolesti a krvácení).
Dochází k poklesu krevního tlaku, poruše distribuce zásobení orgánů krví, poklesu tělesné teploty jádra, hypoxii tkání a metabolické acidóze, což vyúsťuje v celkovou zátěžovou reakci. Rozvíjí se zánětlivá reakce, životní funkce bývají ohroženy vzduchovou nebo tukovou embolizací, vznikem šokové ledviny a při masivním zhmoždění svaloviny vývinem crush syndromu z uvolněného myoglobulinu. U nemocných upoutaných dlouhodobě na lůžko se vyskytují proleženiny (dekubitus), které vznikají nejčastěji v oblasti kosti křížové, na patách a zádech.

2. Barotrauma
Barotrauma je postižení středouší při náhlé změně barometrického tlaku. Citlivé jsou plíce, duté orgány i dutiny (paranazální).

3. Pohyb a nedostatek pohybu
Při nepravidelných pohybech (kymácení, otřesy) vznikají tzv. kinetózy, projevující se závratěmi, nauseou až zvracením, nejistotou v prostoru z podráždění vestibulárního aparátu.
Větší změny nastávají při imobilizaci, kdy dochází k odvápnění kostí, atrofiím svalstva, zkrácení šlach, kontrakturám, rovněž krevní oběh je postižen trombotickými událostmi na žilním systému pánve a dolních končetin s hrozbou embolizace do plic. Mizí ortostatický reflex, respirační aparát v důsledku snížené ventilace a většího zahlenění průdušek neplní dostatečně funkci oxidace krve, hůře funguje gastrointestinální systém (časté zácpy), je zhoršeno vyprazdňování močových cest s tvorbou kamenů, dochází ke katabolizmu a negativní dusíkové bilanci. Rovněž se objevuje porucha psychické sféry na podkladě dlouhodobého stresu, ale i vlivem úbytku informací a menší nutností řešit akutní situace.

4. Přetížení a beztížný stav
Přetížení a beztížný stav vedou rovněž k postižení cirkulace krve s kolapsy, závratěmi a u dlouhodobě beztížného stavu (kosmonauti) k postižení lokomočního systému s atrofiemi svalových skupin (opičí typ chůze). Při náhlém přetížení ve vertikální poloze dochází k odkrvení oblasti hlavy s krátkodobým výpadkem vědomí, polohu horizontální ohrožuje výrazné zatížení plic s projevy akutní dušnosti.

5. Tlak vzduchu
Při nízkém tlaku vzduchu nad 3000 m n. m. dochází k poklesu parciálního tlaku kyslíku, a tím i u většiny osob k rozvoji akutní výškové nemoci z hypoxie organismu.
Opačným příkladem je zvýšený tlak plynů při potápění s dýchacím přístrojem, který může vést při rychlém výstupu na hladinu k rozvoji Kesonovy nemoci, což je dáno zvýšeným rozpouštěním plynů, které alveoly nedovedou difundovat, a tudíž způsobují četné embolizace do tkání.

6. Hluk a vibrace
Při dlouhodobém působení zvýšených hladin zvuku (hluk – nad 80 dB) dochází k poškození sluchu, které může vést k zahlušení s psychickými dopady na jedince.
Opakující se vibrace mohou způsobovat poškození drobných cév, ale i chrupavek a šlach, příkladem je práce s pneumatickým kladivem.

7. Elektrický proud
Nebezpečnější z hlediska poškození zdraví je střídavý proud, který lépe prochází tkáněmi, a tím způsobuje i větší postižení. Nejcitlivěji reaguje na průchod proudu kardiovaskulární systém (projevy – arytmie až srdeční zástavy).
Do této kapitoly patří i zásah bleskem, což je vysokofrekvenční impuls, který bývá ze 40 % smrtelný.

8. Teplo a chlad
Lidský organismus si v rámci zachování homeostáze udržuje stálou teplotu tělesného jádra (cca 37° C). Tato teplota je zajišťována i při odlišné teplotě okolí (12-54 °C).
Teplo vzniká jako vedlejší produkt metabolismu. Vlivem řízení hypotalamu dochází k odvádění nadbytečného tepla, a to zejména evaporací (pocením). Při znemožnění tohoto mechanismu (příkladem je dehydratace, vyšší vlhkost) dochází k přehřátí organismu s příznaky pocitů na zvracení, zvracením, psychickými projevy (zmatenost), poruchami kardiovaskulárního systému a kolapsem.
Opakem je hypotermie, kdy dochází k podchlazení organismu. Pokud teplota jádra klesne pod 24°C, je tento stav neslučitelný se životem. Ke změnám však dochází  již při poklesu tělesné teploty pod 35°C, kdy přestane působit regulační mechanismus vazokonstrikce, svalového třesu a postupně se objeví poruchy kardiovaskulárního aparátu, později i vědomí.
Při lokálním působení tepla vznikají opařeniny, popáleniny s četnými rozmanitými projevy na kůži, ale i sliznicích dýchacích cest a trávicího systému.
Při místním působení chladu se objevují podobné změny na kůži s nekrotickými projevy periferních částí (omrzliny).

9. Elektromagnetické vlnění
Aplikace elektromagnetického vlnění způsobuje pronikání do buněčných struktur a jejich organel s přihlédnutím k charakteru záření a délce expozice.
Příkladem poškození ultrafialovým zářením je spálení kůže při opalování, záněty rohovky a spojivky (sněžná slepota). Při opakované expozici je znám i kancerogenní účinek na kůži.
Infračervené záření může způsobovat přehřátí v oční čočce, ale i projevy termálního účinku na jiných tkáních.
Zástupcem tohoto typu vlnění je i laser. Vzhledem k mikroaplikaci může způsobit tento typ záření nekrózu buněk.
Viditelné světlo působí na biorytmy člověka s ovlivněním hypotalamohypofyzární osy (bdění, spánek).
Rentgenové (gama) záření proniká do tkání a způsobuje nekrózy buněk v povrchových vrstvách kůže (rtg vředy), ale i při delší aplikaci je znám významný kancerogenní účinek.
Ionizující záření může vyvolávat změny DNA buněk organismu, což vede k vzniku mutací, a při vlivu na zárodečnou tkáň má výrazný teratogenní účinek (př. Nagasaki, Hirošima). Nejcitlivější na poškození jsou zárodečná a krevní tkáň, střevní epitel a kůže. Příkladem poškození je nemoc z ozáření, projevující se jako akutní radiační syndrom (bolesti hlavy, zvracení, celková slabost, v průběhu hodin poruchy krvetvorby až po postradiační anémii, dušnost, zarudnutí kůže se suchým olupováním, poruchy vědomí až kóma), později se dostavují pozdní komplikace ve smyslu plicní fibrózy, chronické průjmy, tvorba vředů v trávicím i močovém traktu, dochází ke změnám na žlázách s vnitřní sekrecí, především na štítné žláze, a v neposlední řadě i několik let po ozáření vznik leukémií a jiných nádorových bujení (slinné žlázy, nádory kostí, plic, prsů).
Mikrovlnné záření a rádiové vlny (radary) vedou při delší expozici termálním účinkem k zákalům oční čočky, ale i ke změnám psychickým.


Chemické příčiny nemoci

Živé organismy jsou vystavovány působení chemických látek (xenobiotik) v ovzduší, vodě, půdě, potravě. Záleží na koncentraci škodliviny, zda se s expozicí
dokáže organismus vyrovnat, nebo nastane poškození.
Experimentálně pracujeme s pojmem LD50, což je koncentrace chemické látky, která zahubí 50 % jedinců v daném experimentu.
Nemoci z chemických příčin mohou vzniknout i při uváženém, cíleném podání ve formě léků, nebo neuváženém při aplikaci drogy.
Ne všechny organismy jsou na chemické noxy stejně citlivé. Při vzniku akutního poškození (otravy) je značná individuální citlivost i v rámci jednoho druhu. Při delší
expozici i menšími než toxickými dávkami se může vyvinout chronické poškození,
u některých látek (drogy) vzniká závislost.
Cesty průniku chemických látek:

Záleží na časovém faktoru a koncentraci dané látky, kdy při rychlém nástupu poškození mluvíme o akutní otravě (problémem se zabývá obor toxikologie). Delší časový úsek (někdy roky) charakterizuje některá poškození při relativně malé koncentraci (SiO2, azbest), nástup projevů nemoci je pozvolný a hovoříme o chronické otravě (problémem se zabývá interní, plicní a pracovní medicína).
Důležitá je rovněž schopnost rozpustnosti chemické látky ve vodě a tucích, což ovlivňuje biotransformaci dané látky v organismu, ale i průnik přirozenými bariérami pro škodliviny, jakými jsou kůže, sliznice plic a trávicího traktu.
Záleží rovněž na vazbě xenobiotika na receptory, kde nahrazují nebo vytěsňují přirozené působky nebo konjugují do bipolárních molekul či přímo energeticky ovlivňují buňky.
Podle původu a chemických vlastností dělíme chemické látky na:


lkaloidy jsou pak produkty rostlinného původu, toxiny původu živočišného nebo produkty bakterií.

Je celá škála mechanismů účinku xenobiotik na živé organismy.
Příkladem může být působení nitrátů na hemoglobin, čímž vzniká methemoglobin, který nemůže přenášet kyslík (ohrožení kojenců při přípravě mléka z vadné vody). Podobným mechanismem je vazba CO na hemoglobin, která zamezení přenosu O2 (otrava výfukovými plyny). Jiným principem je vazba toxické látky na receptor jako náhrada fyziologické vazby (morfin a heroin se vážou na opioidní receptory místo fyziologických endorfinů). Při působení DDT, ale i jiných toxických látek dochází k biotransformaci původní látky za účasti speciálních enzymů skupiny cytochromu P 450 (hlavně v játrech, plicích a ledvinách), ale tyto nově vznikající látky mohou být při detoxikaci více toxické než původní látka a vyvolávají těžší postižení (viz oxidace metanolu na formaldehyd a kyselinu mravenčí).
U některých látek, jako jsou těžké kovy, dochází k nebezpečné kumulaci a dlouhodobému ukládání v organismu s chronickým nepříznivým účinkem. Rovněž DDT je skladováno v tukové tkáni. Zajímavostí je pak nastupující otrava při rychlém celkovém zhubnutí.
Mechanismy xenobiotik se mohou kombinovat. Příkladem je inhalace tabákového kouře, který obsahuje mimo jiné:

  1. alkaloid nikotin – v CNS stimuluje určité dráhy, vyvolává závislost, aktivuje receptory s důsledkem zvyšování TK a tachykardií (kardiovaskulární riziko);
  2. dehtové složky – po aktivaci cytochromem P450 se stávají karcinogeny pro genotoxický účinek na DNA;
  3. CO v kouři snižuje vazebnou schopnost hemoglobinu pro O2 a u silných kuřáků snižuje přenos O2 až o 15 %.

Chemické látky mohou být zneužity pro bojové nebo teroristické účely (použití organofosfátů, derivátů chloru, botulotoxinu a jiných).


Biologické příčiny nemoci

Lidský organismus je vystaven působení biologických faktorů prakticky od narození. Některé sdílí fyziologicky, ty se pak mohou stát patogeny jen při poruše rovnováhy obranných mechanismů nebo při výrazném celkovém oslabení, jiné patogeny se dostanou do organismu zevní cestou.
Cesty nákazy jsou:

  1. vzdušná
  2. alimentární
  3. dotykem (kůží)
  4. krevní a lymfatickou cestou
  5. sexuálním stykem
  6. výjimečně přímo do CNS (neurochirurgické operace nebo trauma)

Obecně nazýváme působení většiny biologických faktorů infekcí. Ta je provázena zánětlivými projevy tkání. Výjimku tvoří některé virové infekce a priony, které se neprojevují zánětem, ale jsou odpovědny za nádorová onemocnění, degenerativní onemocnění CNS a za nastartování autoimunních onemocnění.
Odpovědnost za průběh nemoci má celkový stav organismu, imunita, hladiny protilátek, účinná léčba.
Rozeznáváme akutní a chronické infekce, někdy mluvíme o bacilonosičství, kdy je infekční agens v organismu přítomno bez zjevných projevů nemocí. Nositelem nákazy může být člověk, zvíře, hmyz, ale i kontaminovaná půda, voda nebo ovzduší či potraviny.
Průběh nemoci je někdy komplikován souběžnou nákazou nebo postupnou (od virového postižení přes bakteriální a plísňové nákazy). Tento stav výrazně zhoršuje výhled na celkové uzdravení.
Problémem působení biologických faktorů se zabývá obor infekční medicíny a mikrobiologie.


Mechanismus účinku prionů, které jsou bílkovinné povahy bez nukleových kyselin, je dán jejich kumulací v nervové tkáni a vytvářením amyloidu v CNS.
Naopak viry napadají přímo buňky tkání, ke kterým mají afinitu (virus hepatitidy a jaterní buňka, virus polio a vztekliny nervová tkáň), nebo mohou zasahovat do imunitních procesů (virus HIV), často vyvolávají nádorové bujení (papilomaviry), ale mohou i přetrvávat v organismu po vyléčení klinických projevů (herpes viry).
Bakterie, jak již bylo zmíněno, se vyskytují v organismech fyziologicky nebo dochází ke kolonizaci makroorganismu a dle stavu hostitele a jeho imunitních reakcí k nosičství či masivní infekci. Vstupní branou bývají nejčastěji sliznice nebo kůže. Organismus má účinnou obranu právě v slizniční imunitě a ve fagocytóze. Pokud bakterie produkují toxiny, je nezastupitelná funkce obrany v dostatečně silných protilátkách, které jsou schopny nákazu eliminovat.
Plísňová onemocnění mívají jen místní charakter kožních projevů nebo u výrazně oslabených jedinců napadají i sliznice a jiné orgány.
Parazitární onemocnění jsou charakteristická určitým přírodním hostitelským cyklem, kdy je člověk pouze mezihostitelem nebo konečným cílem.
Zvláštní skupinou jsou účinky toxinů a jedů, které produkuje hmyz a živočichové. Jde o jedy neurotoxické, paralyzující, lokálně dráždivé, kardiovaskulárně agresivní a látky ovlivňující srážlivost krve.


Psychosociální a psychosomatické zevní příčiny nemoci

Každý jedinec lidského druhu žije v určitém biosociálním prostředí, které má nepřehlédnutelný vliv na jeho vývoj a další život. Vliv prostředí na člověka se často promítá do celkové životní úrovně, výrazně ovlivňuje jeho psychické funkce a při tlaku stresorů chronicky poškozuje jeho zdraví. Dokladem je rozdíl v hodnotě střední délky života v zaostalých a rozvojových zemích, která je až o 1/3 kratší než jinde. Rovněž ostatní sociální faktory (bydlení, dostatek potravin, přelidnění, vodní zdroje) se spolu s náboženskými vlivy, strukturou státní moci, dostupností lékařské péče podílí na celkové hodnotě zdraví a nemoci v dané oblasti. Na druhé straně současná civilizace 21. století s sebou nese řadu dříve neznámých stresorů, jakými jsou rychlé životní tempo, zhoršující se zamoření životního prostředí, elektronizace, hrozba jaderného a chemického zneužití moci a nové, dosud neznámé nemoci. Tyto nové poznatky nás vedou k oprávnění hovořit o civilizačních chorobách, jejichž spektrum se stále rozšiřuje. Rovněž se mění náhled na psychosomatická onemocnění. Postupné narůstání psychických tlaků na jednotlivce vede k častějšímu vzniku nemoci jako takové.
Hlavním faktorem nových pohledů na nemoc je tedy stresová teorie vzniku spolu s genetickými faktory a zevními příčinami. Hovoříme o multifaktoriálním podkladě chorob. Je zřejmé, že prvotních příčin nemoci bývá vždy několik, mohou působit i v určité časové návaznosti nebo souběžně. Pověstnou první, ale ani poslední kapku příčiny vzniku nemoci se často nedaří najít.



Alergické stavy, imunita

Všechny výše jmenované noxy (nejvíce chemické a biologické) mohou i při malém množství, které nemůže způsobit otravu nebo akutní poškození, vyvolat alergickou reakci. Jde o patologický stav vlastního organismu, který reaguje nepřiměřeně na zevní příčinu, může se projevit místní nebo celkovou reakcí různého stupně závažnosti.
Při masivní kolonizaci (hlavně bakteriemi) někdy nestačí organismus nastartovat účinnou imunitní reakci vytvořením protilátek. To se stává i při cíleném podání léků (antibiotika) a může to vést k možnosti dalšího opakování nemoci při novém setkání s patologickou noxou nebo i k nosičství či přechodu do chronické fáze nemoci při poddimenzování účinné léčby.



Genetika a vnitřní příčiny nemoci

Patogeneticky rozlišujeme nemoci hereditární (dědičné) a stavy získané na podkladě genového polymorfizmu.
Základním stavebním kamenem je DNA sestavená do 22 chromozomálních párů a dvou gonozomálních chromozomů XX nebo XY, z čehož polovina je kopií poloviny chromozomální výbavy otce a polovina matky. Genetickou informaci buňky nazýváme genom.
Genetický kód se může u každého jedince lišit v detailním sledu, pak mluvíme o genovém polymorfizmu. Při stejných genech od otce a matky mluvíme o homozygotním jedinci, liší-li se, pak jde o heterozygota. Pro označení varianty genu používáme termín alela, z čehož je jedna dominantní a druhá recesivní. Genový polymorfizmus znamená existenci dvou nebo více alel určitého typu v běžné populaci.
Molekula DNA je uspořádána do dvoušroubovice z nukleotidů.
DNA je dvojí, a to jaderná a mitochondriální, z čehož mitochondriální je předávána jen matkou.
Genetická informace je přenášena do dceřiných buněk z DNA cestou RNA do daných proteinů. Během dělení se molekula DNA duplikuje syntézou nového řetězce ke každému původnímu řetězci dvoušroubovice, tím je dosaženo přenosu genetické informace z mateřské do dceřiné buňky. V tomto procesu je třeba mnoha složitých enzymů, které vytvářejí replikační aparát. Pokud nedojde k účinné opravě replikačních chyb, vznikne mutace. Genetický materiál každé jaderné buňky je uložen v chromozomech, přičemž každý jeden chromozom je tvořen jedinou molekulou DNA.

Geneticky podmíněné nemoci
Současný stav výzkumů nás opravňuje k tvrzení, že prakticky každá nemoc má určitý genetický podklad. Od monogenně podmíněných (je vadná jedna alela) přes multigenně podmíněné až po jen tzv. náchylnosti k určitým onemocněním. Příkladem monogenně podmíněné nemoci je defekt v dystrofinovém genu u myodystrofií.
Jinak dělíme monogenní nemoci na:

Multigenně podmíněných je pak celá řada a řadíme je do civilizačních chorob (od diabetu I. typu až po hypertenzi). V těchto případech jde o interakci genomu s vnějšími příčinami.
U kongenitálních (vrozených) malformací může jít o zevní příčiny poškození plodu (drogy, alkohol, infekce), ale i nemoc matky, jako je fenylketonurie nebo stavy po ozáření. Chromozomální poruchy se týkají jen určitého chromozomu, který je nadbytečný, jak je tomu například u Downovy choroby (mentální retardace, hypotonie, krátké končetiny, vady vnitřních orgánů), kde dochází k trisomii 21. chromozomu, nebo je některý chromozom vadný, což vidíme například u Turnerova syndromu dívek (anomálie srdečně-cévní, deformity hrudníku a lebky).
Při interakci genetických faktorů a vlivů zevního prostředí vznikají hrubší poruchy jako mikrocefalie, otevřená nervová trubice nebo rozštěpy patra.
Zárodečné mutace nemění genotyp v průběhu života, zatímco somatické mutace jsou podkladem nádorového bujení v průběhu života.
Závěrem je třeba zdůraznit, že genom (genetická informace), jeho stabilita a schopnost udržení předurčuje jedince k určitému typu celkového zdraví s dopadem na délku života, reprodukční schopnost, projevy stárnutí, somatický a nervový typ.
Pro diagnostiku genetických poruch používáme metodu polymerázové řetězové reakce, při které jsou za pomoci určitých teplot zkoumány a detekovány části DNA pomocí specifických enzymů. Tato vyšetření umožňují někdy účinný zásah formou náhrady postižené alely. Pak mluvíme o genové terapii, která může být zárodečná (vkládání genů do zygot) nebo somatická (genetická manipulace somatických buněk jen jednoho určitého organismu). Obavy ze změny genomu zatím v podmínkách Evropy tyto zárodečné manipulace zakazují.