Vonkajšie patogénne faktory vzniku a rozvoja chorôb

1. Vonkajšie patogénne faktory vzniku a rozvoja chorôb Prof. MUDr. J. Hanáček, CSc. Štúdijný program - VZ

2. I. Hlavné skupiny príčin chorôb z vonkajšieho prostredia a mechanizmy ich pôsobenia na organizmus • Patogénnymi faktormi môžu byť rôzne druhy energie pôsobiace na človeka z vonkajšieho prostredia, ktoré svojou neadekvátnou kvantitou alebo kvalitou sú schopné porušiť homeostázuvnútorného prostredia. Tieto patogénne faktory nazývame noxami

3. Noxy vonkajšieho prostredia delíme na: • 1. fyzikálne : • a) mechanická energia • b) akcelerácia, decelerácia, gravitácia • c) vibrácia, hluk, ultrazvuk • d) vysoká a nízka teplota prostredia • e) ionizačné žiarenie • f) elektrický prúd • g) klíma a počasie • h) iné („open space“ syndróm, elektromagnetické vlnenie)

4. 2. chemické :a) anorganické - prvky ( As, Hg, Pb…..) - zlúčeniny (SO2, Nox, HCN, O3 ..) - iné - kyseliny, zásady, b) organické - rastlinné a živočíšne toxíny - organický prach • 3. biologické : • a) vírusy e) nedostatok alebo nadbytok živín • b) baktérie f) prióny • c) parazity g) iné • d) plesne

5. 4. spoločenské a sociálne: Stresory: • psychogénne • sociálne • spoločenské  pracovné (open space)

6. Mechanizmy pôsobenia mechanickej noxy na človeka • Hlavný mechanizmus:- poškodenie integrity orgánov • a systémov organizmu • - poškodenie integrity tkanív • - poškodenie integrity buniek • Priame dôsledky :poranenia- odreniny, pomliaždeniny, • vpichy, seknutie, pohryznutie, • prestrelenie, vykĺbenie, zlomenie... • Nepriame dôsledky: ischémia, poškodenie inervácie, • dislokácia orgánov alebo ich • častí (herniácia), tlak...

7. Príklady poškodenia organizmu priamym pôsobením mechanickej energie • Blast syndróm - tlaková vlna vyvolaná explóziou (priamy vplyv)poškodenie sluchu ruptúra pľúcnych alveol ruptúra stien GIT • Crush syndróm- stlačenie mäkkých tkanív dlho pôsobiacim (nepriamy vplyv tlakom (zasypanie zemou, snehom...)  aj priamy vplyv) hypoperfúzia až ischémia tkanív  ischemické poškodenie buniek (reverzibilné, ireverzibilné), reperfúzia   vyplavenie toxických metabolitov do celého organizmu ohrozenie života človeka

8. Preležaniny ( dekubity)- stlačenie tkanív (dlhodobé) nemeniacou sa polohou tela ischémia poškodenie kože, podkožia infekcia sepsa • Comotio cerebri- makro-, mikro - krvácania do mozgu poškodenie funkcie a štruktúry mozgu trvalé poškodenie mozgu rôznej intenzity (až demencia) • Comotio cordis -asystólia a iné poruchy rytmu insuficiencia srdca (MO srdca)  zlyhanie KVS  smrť (Využíva sa aj terapeuticky pri fibrilácii komôr srdca na jej prerušenie až trvalé odstránenie)

9. Mechanizmy pôsobenia gravitácie, akcelerácie a decelerácie na človeka • gravitačná sila (1G)- človek je na jej pôsobenie adaptovaný, ale jej vplyv sa v organizme prejavuje - nižším prietokom krvi apikálnými ako bazálnymi časťami pľúc, - lokalizáciou edémov v dolnej polovici tela (resp. na báze pľúc), - obezita zaťaženie nosných kĺbov (bedrové, kolenné), - vazokonstrikcia v DK vo vertikálnej polohe •gravitačná sila viac ako 1G(letci, automobiloví pretekári, parašutisti)- zvýraznenie vplyvu na cirkuláciu krvi v mozgu a v ostatných orgánoch - dislokácia nefixovaných a odtrhnutie fixovaných viscerálnych orgánov

10. Akcelerácia a decelerácia- náhle a rýchle zmeny smeru pohybu človeka v priestore - negatívne ovplyvnenie cirkulácie krvi (hlavne v mozgu) (závraty, synkopy, TK v mozgových cievach  bolesť hlavy, krvácanie do mozgu) - negatívne ovplyvnenie funkcie vestibulárneho aparátu Kinetózy – časté sú búrlivé vegetatívne reakcie (porušenie funkcie sympatikového a parasympatikového nervového systému) spôsobené zvýšenou stimuláciou vestibulárneho aparátu pohybmi organizmučloveka viacerými smermy súčastne (cestovanie autom, plavba loďou, let malými lietadlami)... Dôsledok:nauzea, zvracanie, zmeny činnosti srdca (tachy-bradykardia), pokles TK, bolesti brucha, závraty...

11. Mechanizmy pôsobenia vibrácie, hluku a ultrazvuku na človeka • Vibrácia -vlnenie o frekvencii 25 - 8.200 Hz - profesionálna expozícia (obsluha ťažných mechanizmov, píliari...) - poškodenie nervovej regulácie prietoku krvi artériami končatín spazmus ciev bolesti prstov, atrofické zmeny na koži, svaloch prstov, osteoporóza, - poškodenie sluchu, CNS

12. Hluk- zvuk (16 - 20.000 Hz), ktorý pôsobí na človeka rušivo a každý zvuk, ktorého intenzita je väčšia ako 50 dB • Ultrazvuk- vlnenie o vyššej frekvencii ako 20. 000 Hz Mechanizmus: možnosť poškodenia bunkových jadier (tlakové vlny v MPa) Terapeutické a diagnostické využitie: - využíva sa termálny efekt - hĺbkový tepelný účinok, tíšenie bolesti, uvoľnenie dlhotrvajúceho lokálneho svalového napätia, zvýšenie miestneho krvného obehu, zvýšenie metabolizmu. Používa sa predovšetkým pri kĺbových a nervových zápaloch(ale nad 3 W/cm2 majú za následok ireverzibilné morfologické zmeny – rozbitie bunkového jadra, tepelná koagulácia bielkovín). - sonografické vyšetrovacie metódy (odraz vĺn na rozhraní tkanív)

13. Mechanizmy pôsobenia ionizačného žiarenia na človeka • Ionizačné žiarenie- žiarenie spôsobujúce ionizáciu • v látke, do ktorej preniká • Druhy ionizačného žiarenia (IŽ): - röntgenove lúče, • - gama žiarenie • a) elektromagnetické vlnenie • b) korpuskulárne žiarenie - alfa- a beta- častice • - protónové žiarenie • - neutrónové žiarenie

14. Mechanizmy účinku ionizačného žiarenia a)Zásahová teória - v každej bunke existuje „citlivý terč“, zasiahnutie ktorého vedie k poškodeniu bunky b)Radikálová teória - IŽ spôsobuje vo vodeprítomnej v organizme rádiolýzu vznik radikálov (hydroxylový, kyslíkový) poškodenie bb. Kyslíkový efekt- v prítomnosti O2 spôsobí IŽ v tkanive väčšie poškodenie ako v tkanive bez prítomnosti O2 Na ktoré štruktúry bunky IŽ hlavne pôsobí ? - Je to dvojvlákno DNK: - IŽ spôsobízlom dvojvlákna - Dvojitý zlom (zlom oboch vlákien DNK) letálne poškodenie bunky

15. Akútna choroba z ožiarenia (ACHOŽ) • Vzniká po ožiarení celého telaalebo jeho väčšej časti dostatočne vysokou dávkou žiarenia • V závislosti od dávky žiarenia sa vyvíjajú symptómy a príznaky poškodenia hemopoetického, tráviaceho alebo centrálneho nervového systému

16. Formy ACHOŽ • a) Krvná (dreňová) forma- pri ožiarení celého tela dávkou 3 - 5 Gy • - nešpecifické prejavy:nevolnosť, apatia, bolesti hlavy, nauzea, • zvracanie (v dôsledku poruchy rovnováhy • neurotransmiterov v nervovom systéme) • - bezpríznakové obdobie:1 - 2 týždne (je ešte dostatočné množstvo • „starých“funkčných krvných elementov) • - špecifické prejavy:• LE pod kritickú hodnotu • (pod 2.500/mm3 , z toho je 30% Ne = 750 • Ne/ mm3 =agranulocytóza) • •  granulocytov pod 1000/ mm3 sepsa • • krvácanie ( počtu trombocytov) • • anémia (počtu Er) • • defekty slizníc - farynx, dutina ústna

17. b) Črevná forma -po ožiarení celého tela dávkou cca 10 Gy • - nešpecifické prejavy (ako vyššie) sú výraznejšie • - latentné obdobie trvá len do 4 - 6. dňa po ožiarení • - manifestné štádium - nekróza buniek epitelu GIT  • krvavé hnačky, perforácia čreva, ileus • c) Nervová forma -ožiarenie dávkou niekoľko desiatok Gy • (CNS je najrezistentnejším tkanivom proti ožiareniu) • - nešpecifické prejavy sú výrazné a intenzívne •  psychická dezorientácia až zmätenosť, kŕče a bezvedomie •  smrť za niekoľko hodín až dní po ožiarení

18. Mechanizmy pôsobenia elektrického prúdu a elektromagnetického poľa na živé systémy • Elektrický prúd spôsobuje termické, chemické a mechanické poškodenie tkanív Efekt závisí od: •druhu prúdu - jednosmerný, striedavý • od parametrov prúdu - napätie, intenzita • od miesta vstupu, smeru a dĺžky prechodu prúdu organizmom • od vodivosti (odporu) tkanív

19.  Závažné poškodenie tkanív organizmu spôsobuje striedavý prúd • termický efekt - popáleniny(v dôsledku vzniku odporového tepla) • depolarizačný efekt - depolarizácia buniek, ktorými prúd prejde Dôsledky: - fibrilácia komôr srdca - generalizované kŕče kostrových svalov - bezvedomie • mechanický efekt - ruptúra kože, svalov v mieste vstupu prúdu do organizmu, zlomeniny kostí  Parametre striedavého prúdu ohrozujúce životčloveka •intenzita prúdu: > 75 mA až do 3A • napätieprúdu: > 50 V

20. Najnebezpečnejšie dôsledky úrazu striedavým prúdom • •fibrilácia komôr srdca zastavenie cirkulácie krvi • • kŕče dýchacích svalov (pretrvávajúce)  zastavenie • dýchania • • paralýza životne dôležitých nervových centier v CNS •  vazodilatácia, asystólia, zastavenie dýchania, • kóma...

21. Mechanizmus negatívneho účinku elektrického a magnetického poľa na človeka • Elektrické (EP) a magnetické pole(MP) - vzniká pri prenose a využívaní elektrickej energie Prečo pôsobí EP a MP negatívne na živé systémy? Neexistuje jednoduchá a jednoznačná odpoveď! Potenciálne nebezpečné frekvenčné rozsahy elektrického poľa: a) extrémne nízka frekvencia: < 300 Hz (teda aj frekvencia bežne používaného prúdu - 50Hz) b) veľmi nízka frekvencia: 3 - 30 kHz ( televízna obrazovka, obrazovka počítača)

22. Mechanizmus - EMP (50 - 60 Hz): • - spôsobuje osciláciu kalciových iónov v bunkách • dôsledok:? • - spôsobuje zvýšenie inositol-3-fosfátu v bunkách • - dermatitída (tváre) operátorov pri • obrazovkách • psychosomatický sy.- aktivácia vegetatívneho nervového • systému (sympatikus, parasympatikus) • a CNS • - aktivácia DS, KVS a GIT • Nový termín: • citlivosť na elektrinu vznik psychosomatického sy.(?) • (popísaný vyššie) • Psychosomatický sy. však zrejme nie je dôsledkom pôsobenia elektormagnetického poľa, ale pôsobenie psychogenných stresov, ktoré vzniku pri obsluhe zariadení s obrazovkou Možné dôsledky:

23. 2. Chemické noxy - mechanizmy ich pôsobenia na organizmus • Účinokheterogénnej skupiny chemických látok na tkanivá, • orgány a systémy človeka závisí od niekoľkých • faktorov: • a) veľkosti dávky a rýchlosti jej vstupudo organizmu • b) celkového času trvania expozície • c) vlastností noxy • d) detoxikačnej kapacity organizmu • f) miesta vstupu do organizmu

24. Dôsledky pôsobenia chemických nox na bunky • 1. inaktivácia a denaturácia enzýmov • 2. vznik inaktívnych komplexovtvorených chemickou noxou a aktívnymi súčasťami bunky • Napr. otrava kyanidom:kyanid + Fe  inaktívny komplex inhibícia aktivity cytochrómu a3 (v terminálnej časti cytochrómového reťazca) • spomalenie až zastavenie oxidačných procesov „dusenie sa tkanív“ • otrava arzénom: arzén +pyruvátdehydrogenéza •  inaktívny komplex: v srdci: využívajú sa MK na tvorbu energie • (preto srdce je poškodené) •  inaktívny komplex v nervovom systéme: • využíva sa glukóza blok tvorby energie poškodenie NS • (NS nedokáže tvoriť energiu spaľovaním MK, len glukózy)

25. 3. indukcia toxicity chemickej látky jej metabolickou • premenou v bunke • Napr. otrava metanolom: • metanol  oxidácia  formaldehyd  cytotoxicita • (ireverzibilné poškodenie bielkovín) • Najintenzívnejšie toxické poškodenie je v orgánoch (bunkách) obsahujúcich najviac alkoholdehydrogenézy(pečeň, ale aj retina) poškodenie pečene, poškodenie zraku • 4. poškodenie konjugačného procesu v pečeňovej bunke • Napr. chemická látkakonjugačný proces  vylúčenie • (alkohol,Hg) chemickej noxy z organizmu • poškodenie konjugačného procesu • neschopnosť vylúčiť chemickú noxu • z organizmu

26. 5. letálna syntéza - ide o „omyl“ detoxikačných mechanizmov • normálne • Napr.: detoxikácia floroacetátu sodného neaktívna látka • „omyl“ • florocitrát inhíbicia akonitázy • zastavenie Krebsovho cyklu • 6. väzba chemickej noxy na dôležité komplexné látky • Napr. •väzba CO na Hbkarboxyhemoglobín neprenáša O2 • •oxidácia Fe2+ v Hbmethemoglobín neprenáša O2 • (fenacetín, dusitany, sulfonamidy, anilín) • •živočíšny jed obsahujúci lecitinázuzmena • fosfolecitínu na lyzolecitín v Er. hemolýza

27. Endogénne chemické noxy • Sú to produkty metabolizmu, ktoré sa tvoria vo veľkom množstve a/alebo v zmenenej kvalite a nemôžu byť detoxikované a/alebo vylúčené z organizmu • Napr.- ketolátky pri diabetes melitus, • - NH3, falošné neurotransmiterypri insuficiencii pečene, • - akumulácia K+, H+,laktátu pri hypoxii tkanív, • - akumulácia bilirubínu (žltačka), • - nadmerná tvorba voľných (kyslíkových) radikálov (faječenie • cigariet), • - nadmerná tvorba prozápalových cytokínov, • - akumulácia porfyrínov v tkanivách (pri porucha metabolizmu • porfirínov), • - protilátky proti normálnym tkanivám (autoimunita) • - iné

28. Akútne poškodenie organizmu leptavými látkami • Klasické leptavé látky: anorganické kyseliny a zásady • Iné leptavé látky:izokyanáty, dimetylsulfát, nitrózne plyny, fosgén (bojová chemická látka), chlór, čpavok, SO2 , Dôsledky(všeobecné): poškodenie tkaniva v mieste ich pôsobenia (zápal, denudácia epitelu, ulcerácia slizníc/kože), nekróza epitelu a subepiteliálnych štruktúr Anorganické kyselinykoagulačné nekróza (relatívne stabilná) Lúhy penetrácia do tkaniva penetrácia, perforácia

29. • Nitrózne plyny:•zmes oxidov dusíka [hlavne oxiddusičitého (NO2 , • N2O4) a oxidu dusnatého (NO)] • - zápach ako ozón • Vznikajú pri :-kontakte HNO3 s kovmi (výroba výbušnín) • - pri výrobe umelých hnojív • - pri horení filmového materiálu • - pri zváraní elektrickým oblúkom • Dôsledky:- zápal sliznice dýchacích ciest rôznej • intenzity s dvojfázovým priebehom • - vznik methemoglobinémie

30. Fosgén- karbonylchlorid (COCl2) Vzniká pri:- hasení požiaru tetrachlórovými hasiacimi prístrojmi (termický rozklad chlórovaných uhľovodíkov) Dôsledky: poleptanie dýchacích ciest • Dymy z farebných kovov:(medi, zinku, mosadze) Vzniká v zlievárňach farebných kovov Dôsledky:denaturácia bielkovín slizničného epitelu  vznik pyrogénovichresorbcia  reakcia imunitného systému  horúčka (horúčka zlievačov)

31. Otrava organofosfátmi Sú to látky s insekticídnym účinkom(napr. malathion, parathion…) Vstup do organizmu: kožou, spojivkami, sliznicou dýchacieho a tráviaceho traktu Detoxikácia: v pečeni, obličkách - detoxikačné metabolity môžu byť toxickejšie ako originálna látka Hlavný účinok: inhibícia cholinesteráz  nahromadenie ACh

32. Dôsledky:  koncentrácia ACH stimulácia postganglionárnych cholinergných nervových vlákien a)prejavy muskarínové - nauzea, zvracanie, bolesti brucha, hnačka, zvýšené slinenie, - potenie,  sekrécia hlienu v dýchacích cestách až pľúcny edém, mióza  poruchy zraku. b) prejavy nikotínové - triaška, svalové zášklby, kŕče, c) prejavy dráždenia sympatika - hypertenzia, tachykardia d) príznaky dráždenia CNS - kŕče, kóma

33. Prejavom poškodenia bunky vplyvom chemickej látky je zmena jej funkcie rôznej intenzity • a) cytopatický efekt -zmena niektorých biochemických procesov, • ktoré obmedzujú funkcie bunky, nie jej • existenciu • b)cytostatický efekt -sú poškodené tie funkcie bunky, ktoré • zabezpečujú jej delenie, ale existencia bunky • nie je ohrozená • c)cytotoxický (cytocídny) efekt -všetky dôležité funkcie bunky • sú poškodené tak intenzívne, že bunka zaniká

34. Rozdielnu intenzitu poškodeniabuniek rôznychtkanív ako aj toho istého tkaniva tou istou chemickou látkou možno vysvetliť: • a) nerovnakou citlivosťou bb. rôznych druhov tkanív na • konkrétnu chemickú noxu • b) nerovnakou citlivosťou bb. toho istého tkaniva na • konkrétnu noxu (rôzne fázy bunkového cyklu)

35. 3. Biologické noxy a mechanizmy ich pôsobenia na organizmus • Živočíšne toxíny - produkty metabolizmu živočíchov všetkých • tried s výnimkou vtákov • Najvýznamnejšie živočíšne druhy žijúce v SR produkujúce toxíny • 1) blanokrídle - včela, osa, sršeň, • 2) pavúkovité - križiak • 3) plazy - vretenica obecná (Vipera berus) • 4) obojživelníky - ropucha • Podľa hlavného účinku delíme živočíšne toxíny na: • a) vazoaktívne -  vazodilatácia hypotenzia  cirkulačný šok • (histamín, acetylcholín) •  hemoragíny poškodenie endotelu kapilár  • krvácanie

36. b) hemolytické:živočíšny toxín obsahuje: • - fosfolipázu A  lecitín mení na lyzolecitín hemolýza • c) prokoagulačné a antikoagulačné • - prokoagulačné: jed vretenice  premena protrombínu na • trombín trombotizácia • - antikoagulačné: vyššia koncentrácia toxínov  afibrinogenémia  •  krvácanie • d) neurotoxíny:je to smrtiaca zložka jedov • - blokáda nervo - svalového spojenia (blok tvorby ACH) • - paralytický vplyv na dýchacie centrum  zastavenie dýchania • e) enzýmy: - hyaluronidáza  podporuje prienik jedu do tkanív • - proteázy  proteolýza v mieste pôsobenia jedu •  nekróza tkaniva