Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Апреля 2012 в 16:33, контрольная работа
Цель данной курсовой работы - изучение этиологии и патогенеза воспалительного процесса.
Задачи данной работы:
1. Изучить факторы воспаления и местные признаки воспаления.
2. Рассмотреть общие признаки воспалительного процесса.
3. Изучить механизмы воспаления.
4. Рассмотреть виды воспаления.
5. Изучить медиаторы воспаления.
6. Рассмотреть особенность хронического воспаления.
7. Выяснить значение воспалительного процесса для организма.
ВВЕДЕНИЕ 3
ВОСПАЛЕНИЕ 5
ФАКТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ 6
СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗМА 8
МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ ВОСПАЛЕНИЯ 9
ПЕРВИЧНАЯ И ВТОРИЧНАЯ АЛЬТЕРАЦИЯ 11
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ 14
ИЗМЕНЕНИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ 15
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ 23
МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ 29
КЛЕТОЧНЫЕ МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ 30
ПЕПТИДЫ И БЕЛКИ 32
ЛИПИДНЫЕ МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ 35
ПЛАЗМЕННЫЕ МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ 39
ИЗМЕНЕНИЯ ФУНКЦИЙ ТКАНЕЙ И ОРГАНОВ 43
ИШЕМИЯ 45
АРТЕРИАЛЬНАЯ ГИПЕРЕМИЯ 46
ВЕНОЗНАЯ ГИПЕРЕМИЯ 47
СТАЗ 48
ЭКССУДАЦИЯ 49
ЭМИГРАЦИЯ ЛЕЙКОЦИТОВ 54
ФАГОЦИТОЗ 60
ПРОЛИФЕРАЦИЯ 63
ОСТРОЕ И ХРОНИЧЕСКОЕ ВОСПАЛЕНИЕ 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 79
Министерство образования Российской Федерации
Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Институт медицинского образования
Кафедра общей патологии
Курсовая работа по дисциплине
«Общая патология»
На тему:
Этиопатогенез воспалительного процесса
Великий Новгород
2012
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3
ВОСПАЛЕНИЕ 5
ФАКТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ 6
СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗМА 8
МЕХАНИЗМЫ РАЗВИТИЯ ВОСПАЛЕНИЯ 9
ПЕРВИЧНАЯ И ВТОРИЧНАЯ АЛЬТЕРАЦИЯ 11
МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ 14
ИЗМЕНЕНИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ 15
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ 23
МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ 29
КЛЕТОЧНЫЕ МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ 30
ПЕПТИДЫ И БЕЛКИ 32
ЛИПИДНЫЕ МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ 35
ПЛАЗМЕННЫЕ МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ 39
ИЗМЕНЕНИЯ ФУНКЦИЙ ТКАНЕЙ И ОРГАНОВ 43
ИШЕМИЯ 45
АРТЕРИАЛЬНАЯ ГИПЕРЕМИЯ 46
ВЕНОЗНАЯ ГИПЕРЕМИЯ 47
СТАЗ 48
ЭКССУДАЦИЯ 49
ЭМИГРАЦИЯ ЛЕЙКОЦИТОВ 54
ФАГОЦИТОЗ 60
ПРОЛИФЕРАЦИЯ 63
ОСТРОЕ И ХРОНИЧЕСКОЕ ВОСПАЛЕНИЕ 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 79
Особое место в общей патофизиологии занимает воспалительный процесс. Воспаление (phlogosis- греч., Inflammatio- лат.)- пример типового патологического процесса, сформировавшийся в процессе эволюции как защитно-приспособительная реакция организма на воздействие патогенных (флогогенных) факторов и проявившийся закономерно протекающими в организме достаточно стандартными изменениями местного и общего характера.
Цель данной курсовой работы - изучение этиологии и патогенеза воспалительного процесса.
Задачи данной работы:
1. Изучить факторы воспаления и местные признаки воспаления.
2. Рассмотреть общие признаки воспалительного процесса.
3. Изучить механизмы воспаления.
4. Рассмотреть виды воспаления.
5. Изучить медиаторы воспаления.
6. Рассмотреть особенность хронического воспаления.
7. Выяснить значение воспалительного процесса для организма.
Воспаление составляет суть таких разных процессов, как ушиб, ожог, обморожение, абсцесс, бронхиальный астматический приступ, нефротический синдром, системная красная волчанка, флегмона, токсидермия — и многих других болезней и синдромов. Воспаление обязательно сопутствует инфаркту. Инфаркт спинного мозга в практике неврологии даже длительное время назывался «миелитом». Действие медиаторов и клеток — участников воспаления свойственно практически всем видам шока, многим онкологическим заболеваниям, отторжению трансплантата. Аллергические реакции представляют собой слишком сильное и плохо отрегулированное воспаление. Тот симптомокомплекс, который в практике иногда упрощенно именуют «общей интоксикацией» на деле есть не что иное, как системное действие медиаторов воспаления.
Актуальность выбранной темы трудно переоценить, так как защитная роль воспаления неоспорима: без него оставались бы нераспознанными опасные местные процессы, инфекции прогрессировали бы и приводили к сепсису, травмы заканчивались бы шоком, а тканевые дефекты не восстанавливались.
Воспаление — сложная реакция организма, развивающаяся в ответ на местное действие патогенных факторов. Воспалительная реакция направлена на локализацию, уничтожение и удаление из организма воспалительного (флогогенного) фактора, а также на ограничение и уменьшение последствий его патогенных эффектов на ткани и органы.
При воспалении разворачиваются процессы альтерации, реакции сосудистого русла, расстройства кровообращения, а также фагоцитоз и пролиферация клеток. Эффект флогогенного фактора, а также реализация некоторых реакций воспаления закономерно сопровождаются повреждением и даже гибелью клеток, неклеточных структур, отдельных регионов ткани и органов в очаге воспаления, расстройством жизнедеятельности организма в целом.
ВОСПАЛЕНИЕ –
типовой патологический процесс;
возникает в ответ на действие патогенного фактора;
характеризуется развитием как патологических, так и адаптивных реакций организма;
направлен на локализацию, уничтожение и удаление из организма флогогенного фактора, а также на ликвидацию последствий его действия.
Терминология
Для обозначения воспаления в какой-либо ткани или органе используют их латинское или греческое название и добавляют терминологический элемент «ит». Например, воспаление кожи — дерматит, печени — гепатит, почки — нефрит, оболочек мозга — менингит, миокарда — миокардит, стенки вены — флебит и т.д. Отдельные разновидности воспаления имеют специальные названия: воспаление лёгких — пневмония, локальное гнойное воспаление — абсцесс, разлитое гнойное воспаление — флегмона.
Этиология
Воспаление — результат взаимодействия организма с патогенными факторами различного генеза (причинами воспаления).
Классификация причин воспаления в зависимости от природы и происхождения флогогенного фактора приведена на рис. 1.
2
Рис. 1. Причины воспаления.
Природа флогогенного фактора
Природа флогогенного фактора может быть физической, химической и биологической.
Физические факторы. Наиболее частые физические факторы: механическая травма тканей, чрезмерно высокая или низкая температура, воздействие электрического тока или лучистой энергии, внедрение в ткань инородного тела и т.п.
Химические факторы: экзо- и эндогенные органические или неорганические кислоты и щелочи в высоких концентрациях; избыток в тканях органических соединений: продуктов метаболизма, экскретов, компонентов биологических жидкостей (молочной, пировиноградной и других кислот, а также их солей, жёлчи, мочи, мочевины, солей кальция и др.); ЛС, вводимые в ткани (в частности гипертонические растворы хлористого кальция, хлорида калия, натрия, карбонатов, камфора, некоторые витамины) и др.
Биологические агенты — одна из наиболее распространённых причин воспаления: инфекционные (вирусы, риккетсии, бактерии, а также одно- и многоклеточные паразиты, грибы); иммуноаллергические (комплексы АГ—АТ; антигенно- и генетически чужеродные структуры, например денатурированные белки или погибшие участки ткани; инфицированные вирусом или опухолевые клетки; аутоантитела); токсины насекомых, животных, растений.
Генез флогогенного фактора
В зависимости от происхождения флогогенные факторы подразделяют на экзогенные и эндогенные. В свою очередь, в каждой из этих групп выделяют инфекционные и неинфекционные агенты.
Экзогенные воспалительные факторы
Биологические агенты, инфекционно-паразитарные возбудители (бактерии, риккетсии, вирусы, паразиты, микоплазмы, патогенные грибы), токсины и яды растений, насекомых и животных.
Чужеродная плазма, сыворотка (например, при вакцинации) или цельная кровь; взвеси клеток; трансплантированные ткани или органы.
Эндогенные факторы
Биологические агенты (продукты деструкции повреждённых или погибших тканей, например, в результате их ушиба, ожога, отморожения или нарушения кровотока в них; активировавшаяся условно-патогенная микрофлора; иммуноаллергические комплексы АГ+АТ+комплемент и др.).
Эндогенные химические агенты (в частности продукты нормального или нарушенного метаболизма, если они не выводятся из организма с экскретами). Так, при почечной недостаточности в некоторых тканях накапливаются мочевая кислота и её соли, мочевина и другие продукты азотистого обмена, что сопровождается развитием воспаления — возникают бронхиты, пневмонии, гастриты, энтероколиты, дерматиты. При нарушении функции печени, расстройстве обмена жёлчных пигментов последние, а также другие компоненты жёлчи могут в избытке накапливаться в различных тканях, приводя к развитию в них воспаления.
Выраженность воспалительного эффекта флогогенных факторов зависит не только от его природы или происхождения, но и от интенсивности действия: чем она выше, тем, как правило, более остро протекает воспалительная реакция.
Возможность возникновения и характер развития воспаления определяются также и рядом условий, при которых реализуется действие причинного фактора. К числу наиболее значимых условий относят реактивность организма и регионарные особенности тканей.
Реактивность организма может быть нормальной, повышенной и пониженной.
Нормальная реактивность. При этом характер воспаления адекватен по выраженности, масштабу и другим особенностям течения фактору, вызвавшему его. В этом случае говорят о нормергическом течении воспаления.
Повышенная или качественно изменённая реактивность (например, при сенсибилизации аллергеном). В этих условиях часто наблюдается бурная воспалительная реакция со значительным повреждением тканей. Такой характер воспаления обозначают как гиперергический.
Пониженная реактивность (например, у детей первых месяцев и лет жизни; у лиц, перенесших хронические заболевания; у людей преклонного возраста). При этом воспалительная реакция может быть выражена незначительно. В таком случае её называют гиперергической.
Регионарные особенности
Регионарные особенности тканей или органов, подвергшихся воздействию флогогенного агента, важны для возникновения и характера развития воспаления. Так, хроническая локальная травматизация тканей, дистрофические процессы, нарушения кровообращения, пониженная активность механизмов иммунной и неиммунной резистентности облегчают реализацию действия патогенного фактора и нередко усугубляют повреждение тканей в очаге воспаления.
Возникнув под влиянием повреждающего фактора, воспаление характеризуется развитием, как правило, более или менее стереотипного и динамичного комплекса изменений в очаге воспаления и в организме в целом. Вместе с тем (учитывая, что воспаление в большинстве случаев является звеном патогенеза разных болезней) характер и динамика воспалительных изменений при разных заболеваниях и у различных пациентов имеют специфику.
Компоненты воспаления
Закономерная динамика воспаления как типового патологического процесса определяется тем, что в основе его развития находится несколько общих и взаимосвязанных компонентов (например, альтерация, экссудация, фагоцитоз и пролиферация). Каждый из этих компонентов воспаления, в свою очередь, сложный динамический комплекс взаимозависимых реакций, процессов и факторов. Как правило, по ходу воспаления, преимущественно альтеративные изменения в очаге воспаления закономерно сменяются преимущественно экссудативными и далее — преимущественно пролиферативными фазами (стадиями) воспаления. Однако в большинстве случаев, особенно при значительной площади воспаления и/или при его хроническом течении, даже в соседних участках очага воспаления одновременно выявляются признаки различных компонентов воспалительной реакции — и альтерации, и экссудации, и пролиферации.
Определённая пространственная и временная мозаика этих компонентов в очаге воспаления обусловливает, с одной стороны, закономерный характер развития и проявлений воспаления, а с другой — своеобразие его течения у каждого конкретного пациента.
Принято выделять следующие компоненты воспаления: альтерация, сосудистые реакции и изменения крово- и лимфообращения, экссудация и эмиграция лейкоцитов, фагоцитоз, пролиферация (рис.2).
Рис.2. Компоненты воспаления. ФЭК— форменные элементы крови.
Альтерация
Альтерация — первое и непосредственное следствие повреждающего действия флогогенного фактора и инициальное звено механизма развития воспаления.
Альтерация, как первичная, так и вторичная, — сложный комплекс изменений разных сторон жизнедеятельности клеток (рис.3).
Рис.3. Альтерация как компонент воспаления.
10
В очаге воспаления выделяют зоны первичной и вторичной альтерации, их характеристики приведены в табл. 1 и подробнее рассмотрены ниже.
Зона первичной альтерации
Причина формирования: флогогенный фактор, действующий на ткань.
Локализация: место прямого контакта причины воспаления с тканью (эта зона — эпицентр очага воспаления).
Таблица 1. Характеристики зон первичной и вторичной альтерации в очаге воспаления
Причина | |
Флогогенный агент | Флогогенный агент;физико-химические, метаболические изменения в зоне первичной альтерации; действие медиаторов воспаления |
Локализация | |
Место непосредственного действия флогогенного агента | Периферия места действия флогогенного флогогенного агента, регион вокруг зоны первичной альтерации |
Механизмы формирования | |
Повреждение и разрушение структур тканей, нарушение метаболизма (преобладание катоболизма), значительные физико-химические нарушения | Расстройства: нервной регуляции, аксонного транспорта трофических и пластических факторов, тонуса стенок сосудов и кровотока; действие медиаторов воспаления |
Основные механизмы
Повреждение мембранных структур и внутриклеточных ферментов, а также структур межклеточного вещества.
Расстройства энергетического обеспечения функций и пластических процессов в повреждённой ткани.
Нарушения трансмембранного переноса и градиента ионов, соотношения их между собой, содержания жидкости внутри и за пределами клетки и в зоне альтерации в целом.
Проявления
Расстройства функции повреждённых, но ещё жизнеспособных участков ткани вне зоны некроза.
Некроз.
Значительные физико-химические изменения.
Различные формы дистрофии.
Время начала развития вышеуказанных изменений колеблется в широком диапазоне и определяется особенностями флогогенного фактора, ткани или органа, подвергшегося его воздействию, реактивности организма. Тем не менее первые изменения выявляются сразу после воздействия причины воспаления на ткань.
Зона вторичной альтерации
Причины
Эффекты флогогенного агента (хотя за пределами эпицентра очага воспаления эффективность его патогенного воздействия значительно ниже).
Влияние факторов, вторично формирующихся в зоне первичной альтерации в связи с образованием медиаторов воспаления, развитием метаболических, физико-химических и дистрофических изменений.
Локализация
Частично в месте контакта флогогенного агента с тканью (там, где сила его воздействия была минимальной).
В основном вокруг области первичной альтерации. Обычно площадь этой зоны значительно больше площади первичной.
Механизмы развития
Расстройства местных механизмов нервной регуляции в связи с повреждением тел нейронов, нервных стволов и/или их окончаний, синтеза, накопления и высвобождения из них нейромедиаторов.
Нарушение выброса нейромедиаторов (норадреналина, ацетилхолина и др.) из нервных терминалей симпатической и парасимпатической системы в очаге воспаления и стадийные изменения чувствительности тканей к нейромедиаторам в этом очаге.
Расстройства аксонного транспорта трофических и пластических факторов (углеводов, липидов, белков, адениннуклеотидов, нуклеиновых кислот, БАВ, ионов и других агентов) от тел нейронов к соматическим клеткам.
Стадийные изменения тонуса сосудов микроциркуляторного русла и в связи с этим — расстройства кровообращения
БАВ, поступающие в зону вторичной альтерации из зоны первичной альтерации, а также образующие за пределами очага воспаления.
В совокупности эти изменения обусловливают расстройства обмена веществ, значительные физико-химические сдвиги в зоне вторичной альтерации, развитие различных видов дистрофий и даже некроза.
Проявления
Изменения структуры клеток и межклеточного вещества тканей, обычно обратимые (например, признаки повреждения клеток, архитектуры ткани и др.).
Расстройства метаболизма (выражается различными отклонениями в обмене веществ и развитии).
Умеренные отклонения физико-химических параметров (например, рН, осмоляльности жидкости, температуры тканей, трансмембранного распределения ионов).
Обратимые изменения функции тканей и органов.
Время начала формирования. Как следует из характеристики механизмов развития изменений в зоне вторичной альтерации, её формирование несколько сдвинуто во времени (секунды—минуты) по сравнению со сроками формирования зоны первичной альтерации.
Интенсивность формирования различных зон альтерации, выраженность изменений в них и соотношение их размеров существенно различаются и в каждом конкретном случае зависят от причины воспаления, структурных и функциональных особенностей ткани или органа, в котором развивается воспаление, реактивности организма и других условий.
Далее анализируется спектр изменений (морфология, метаболизм, медиаторы воспаления, изменения физико-химические и функциональные) в очаге воспаления. Механизмы, проявления и последствия этих изменений рассмотрены в основном для зоны вторичной альтерации. Это объясняется тем, что при большинстве форм воспаления именно эта зона доминирует как по занимаемой ею площади, так и по своему значению. Именно в этой зоне формируются и реализуются процессы, обеспечивающие локализацию, нейтрализацию, уничтожение и элиминацию флогогенного агента, а также ликвидацию последствий его патогенного воздействия.
Причины изменения структуры клеток и других гистологических элементов:
в течение первых минут — прямое действие флогогенного фактора;
на более поздних этапах и дополнительно к прямому эффекту флогогенного фактора — влияние вторичных причин: метаболических, физико-химических, микроциркуляторных и регуляторных расстройств.
Основные механизмы морфологических изменений:
нарушения процессов энергетического обеспечения клеток;
повреждение мембранного аппарата и ферментных систем;
дисбаланс ионов и воды;
нарушения местных (клеточных и органно-тканевых) механизмов регуляции.
Проявления
Развивающиеся в тканях изменения весьма разнообразны: от минимальных структурных отклонений до деструкции и некроза.
Структурные изменения наблюдаются как в паренхиматозных клетках, так и в строме тканей и органов.
Существенную роль в потенцировании повреждения клеточных и неклеточных структур играют высвобождающиеся из лизосом и активирующиеся в очаге воспаления гидролазы: протеазы, липазы, фосфолипазы, эластазы, коллагеназы и другие ферменты. Источником их являются как клетки самой повреждённой ткани, так и находящиеся в ней лейкоциты, а при септическом воспалении — и микроорганизмы.
Для клеток при воспалительной альтерации характерны изменения в цитозоле, а также повреждение плазмолеммы и мембран органелл — митохондрий, лизосом, эндоплазматической сети, комплекса Гольджи и др. В связи с этим меняются их форма, размеры, число, а также функции органелл и клетки в целом.
В очаге воспаления наблюдаются закономерные фазные изменения метаболизма. Их причины: действие флогогенного фактора и вторичные расстройства в ткани, выражающиеся в перестройке местных механизмов нервной и гуморальной регуляции, микроциркуляции, в формировании физико-химических сдвигов.
На начальном этапе воспаления в ткани (зоны не только первичной, но и вторичной альтерации) преобладают реакции катаболизма, затем — при развитии артериальной гиперемии и активации процессов пролиферации, — как правило, начинают доминировать анаболические реакции.
Конечный «смысл» изменений метаболизма заключается в энергетическом и пластическом обеспечении местных адаптивных реакций в очаге воспаления, направленных на локализацию, уничтожение и элиминацию флогогенного агента, а также на ликвидацию патогенных последствий его воздействия.
Углеводы
В очаге воспаления метаболизм углеводов претерпевает характерные изменения, выражающиеся в преобладании гликолиза и развитии ацидоза.
Причины
Повреждения мембранного аппарата и митохондриальных ферментов, возникающие под действием как флогогенного агента, так и других факторов, активирующихся или образующихся в ходе воспалительной реакции вторично. К этим последним относятся свободные радикалы и перекисные соединения, вещества с детергентным действием (ВЖК, гидроперекиси липидов), гидролазы лизосом, избыток Н+ и других агентов.
Избыток Са2+, оказывающий (наряду с жирными кислотами) существенное разобщающее действие на окислительное фосфорилирование.
Увеличение в клетках уровня АДФ, АМФ и неорганического фосфата. Это активирует ключевые (лимитирующие) ферменты гликогенолиза и гликолиза. В связи с этим в очаге воспаления начинает возрастать удельный вес гликолитического ресинтеза АТФ.
Проявления
Увеличение поглощения тканью кислорода при одновременном снижении эффективности окисления глюкозы в процессе тканевого дыхания.
Активация гликогенолиза и гликолиза.
Уменьшение уровня АТФ в ткани.
Накопление избытка лактата и пирувата.
Последствия
Образующаяся при гликолизе АТФ, хотя и в недостаточной мере, но тем не менее может обеспечить поддержание энергозависимых процессов в клетках, особенно транспорта ионов и сокращения мышц, сохранение жизнеспособности и жизнедеятельности гистологических элементов в очаге воспаления.
Активация гликолиза сопровождается накоплением в клетках и во внеклеточной жидкости избытка промежуточных продуктов этого процесса, в том числе пировиноградной, молочной и других кислот, что ведёт к формированию метаболического ацидоза.
На начальном этапе воспаления (когда многие митохондрии сохраняют свою структуру, а их ферменты — кинетическую активность) возобновление нормальной или близкой к ней оксигенации тканей сопровождается быстрым восстановлением эффективности тканевого дыхания, снижением интенсивности гликолиза и нормализацией энергетического обеспечения клеточных процессов.
Липиды
Обмен липидов в очаге воспаления характеризуется доминированием липолиза над реакциями их синтеза.
Причины
Прямое повреждающее влияние флогогенного агента может привести к ферментативной и неферментативной деструкции мембранных фосфолипидов, ЛП, гликолипидов и других липидсодержащих соединений с высвобождением из них ВЖК, свободных липидов и образованием ке-токислот.
Основной механизм липолиза в очаге воспаления — интенсификация гидролиза липидов и их комплексов с другими веществами в результате повышенного высвобождения липаз и фосфолипаз из повреждённых клеток, а также из лейкоцитов, в большом количестве накапливающихся в очаге воспаления.
Помимо увеличения содержания липаз и фосфолипаз, в очаге воспаления отмечается значительное повышение их активности. Последнее связано с тем, что оптимум каталитической активности большинства липаз и фосфолипаз наблюдается в кислой среде. А в очаге воспаления, как известно, быстро развивается метаболический ацидоз.
Активация деструкции липидов за счёт интенсификации реакций сво-боднорадикального перекисного окисления липидов. В очаге воспаления усиление липопероксидных процессов связано со снижением активности антиоксидантных ферментов, увеличением содержания прооксидантных агентов (катехоламинов, гистамина, серотонина,, ионов железа, высвобождающихся при разрушении миоглобина,, кининов и др.), а также повышением уровня субстратов перекисного окисления липидов, главным образом полиненасыщенных ВЖК: арахидоновой, линоленовой и др. Активация липопероксидации сопровождается образованием и накоплением избытка неметаболизируемых соединений (в частности, гидроперекисей липидов), дающих выраженный разрушающий эффект в отношении органических соединений.
Проявления
Активация процессов липолиза и накопление продуктов липолиза.
Торможение реакций синтеза липидов.
Активация перекисного окисления липидов и накопление перекисей и гидроперекисей липидов.
Последствия
Последствия изменённого метаболизма липидов в очаге воспаления перечислены на рис.4.
23
Рис.4. Изменения метаболизма липидов в очаге воспаления.
Активация лизосомальных, а также мембраносвязанных липаз и фосфолипаз приводит к отщеплению от липидов ВЖК и их накоплению. Последние дают в очаге воспаления существенный разобщающий эффект и снижают эффективность тканевого дыхания в митохондриях.
Детергентное (разрушающее) действие ВЖК на клеточные мембраны сопровождается образованием сквозных каналов в мембранах и нерегулируемым транспортом по ним ионов, молекул органических и неорганических соединений как в клетку, так и из неё, что завершается, как правило, гибелью клетки.
Накопление избытка токсичных кетокислот (ацетоуксусной, окси-масляной, кетоглутаровой и др.) является результатом нарушения окисления ВЖК в очаге воспаления. Эти кетокислоты обусловливают дополнительную альтерацию в очаге воспаления.
Повреждение вышеуказанными факторами не только клеток организма, но и самого флогогенного агента, если в его состав входят липиды.
Использование ВЖК для синтеза фосфолипидов мембран и ресинтеза цитоплазматических липидов. ВЖК при этом остаётся одним из основных энергоёмких субстратов биологического окисления.
В ходе метаболизма арахидоновой кислоты образуются Пг и лейкотриены, обладающие многими регуляторными эффектами.
Белки
Обмен белков характеризуется преобладанием протеолиза над процессами протеосинтеза.
Главные причины
Прямое патогенное действие флогогенного агента, в том числе ферментативный протеолиз.
Массированное выделение из повреждённых паренхиматозных и стромальных клеток, а также из лейкоцитов протеолитических ферментов. Их активность значительна, так как каталитический оптимум большинства протеаз находится в кислом диапазоне рН (в очаге воспаления — метаболический ацидоз).
Активация свободнорадикальных и перекисных реакций, сопровождающихся деструкцией ЛП и высвобождением из них белковых соединений, которые разрушаются и/или денатурируются.
Проявления
Активация процессов протеолиза и накопление продуктов протеолиза.
Торможение реакций протеосинтеза.
Денатурация молекул белка (образование аутоантигенов).
Последствия
В очаге воспаления вследствие интенсификации реакций протеолиза и денатурации белков развиваются следующие процессы (рис.5)
Рис.5. Изменения метаболизма белков в очаге воспаления
Деструкция мембран клеток, повреждённых флогогенным фактором.
Разрушение белковых структур и клеток флогогенного агента, когда им являются микроорганизмы, одно- и многоклеточные паразиты, а также белоксодержащие факторы (вирусы, АТ, комплексы АГ—АТ, токсины и другие соединения).
Активация иммунных (в том числе иммунопатологических) реакций в связи с денатурацией белков как собственных погибших клеток, так и флогогенного агента. Включение клеточных и гуморальных механизмов иммунитета обеспечивает обнаружение, деструкцию и элиминацию антигенно-чужеродных структур.
Продукты протеолиза служат субстратом синтеза новых клеточных компонентов взамен повреждённых.
Ионы и вода
Для ионов и воды характерны трансмембранный дисбаланс ионов, увеличение внутриклеточного содержания Na+ и Са2+ и внеклеточного содержания К+ и Мg2+, гипергидратация клеток и отёк ткани в очаге воспаления.
Главные причины
Прямое повреждающее действие флогогенного агента на мембраны клеток.
Нарушения энергетического обеспечения селективного переноса катионов.
Расстройства работы ионообменных механизмов (Н+,Са2+, Na+-Са2+, К+).
Снижение кинетической активности катионзависимых мембранных АТФаз.
Нарушения физико-химического состояния и микроструктуры клеточных мембран. Последнее проявляется:
1. фазным увеличением или снижением степени «жёсткости», а следовательно, и проницаемости мембран для ионов;
2. дефектами цитоскелета (микрофиламенты, микротрубочки, промежуточные нити, связанные со структурными элементами клеточных мембран);
3. образованием микроразрывов (микробрешей, простейших транспортных каналов) в плазмолемме и мембранах клеточных органелл.
В совокупности эти изменения сопровождаются потерей клеткой К+, Мg2+, ряда микроэлементов и увеличением их концентрации на внешней поверхности клеточной мембраны. Одновременно с этим повышается внутриклеточное содержание Na+ и Са2+, а также воды.
Проявления
Нарушения распределения ионов по обе стороны плазмолеммы. При этом происходит потеря клеткой К+, Мg2+, микроэлементов и накопление их в межклеточной жидкости. В клетку же поступают Na+, Са2+ и некоторые другие ионы.
Нарушения соотношения между отдельными ионами как в клетке, так и вне клетки в результате расстройства механизмов трансмембранного переноса ионов.
Гипергидратация ткани в очаге воспаления в связи с высокой гидро-фильностью накапливающихся в нём Na+ и Са2+, а также продуктов гидролиза органических соединений.
Высвобождение дополнительного количества катионов (К+, Na+, Са2+, железа, цинка) при гидролизе солей, распаде гликогена, белков и других органических соединений, а также клеточных мембран.
Выход большого количества Са2+ из повреждённых внутриклеточных депо (например, митохондрий и цистерн эндоплазматической сети и митохондрий).
Последствия
Значительное увеличение осмотического давления внутри клеток, набухание клеток и их органелл, перерастяжение и разрыв мембран и в конце концов — гибель клеток.
Расстройства формирования МП и ПД, стойкая деполяризация мембран возбудимых клеток (в особенности кардиомиоцитов), сочетающаяся со снижением их функций и болевой чувствительности в центре очага воспаления (в зоне первичной альтерации). По периферии воспалённой ткани (в зоне вторичной альтерации), как правило, регистрируются более или менее сниженный уровень деполяризации мембран, повышенная возбудимость клеток и высокая болевая чувствительность.
Названные выше механизмы дисбаланса ионов и воды действуют не только на клетки организма, но и на флогогенный фактор, что может привести к его повреждению.
Расстройства обмена веществ сопровождаются существенными и закономерными физико-химическими сдвигами в очаге воспаления.
Основные физико-химические изменения в очаге воспаления перечислены на рис.6.
23
Рис.6. Физико-химические изменения в очаге воспаления.
Ацидоз
Воспалительная реакция характеризуется увеличением [Н+] и, соответственно, снижением рН в клетках и межклеточной жидкости — развитием ацидоза.
Причина
Причина метаболического ацидоза — накопление в очаге воспаления избытка недоокисленных соединений.
Механизмы развития метаболического ацидоза
Образование большого количества «кислых» продуктов изменённого метаболизма вследствие:
1. активации гликолиза, что сопровождается накоплением избытка молочной и пировиноградной кислот;
2. усиления протеолиза и липолиза с накоплением аминокислот, ВЖК и КТ.
Нарушение оттока из очага воспаления продуктов как нормального, так и нарушенного обмена веществ. Последнее особенно выражено в связи с замедлением оттока венозной крови и развитием стаза в очаге воспаления.
Истощение щелочных буферных систем (бикарбонатной, фосфатной, белковой и др.) клеток и межклеточной жидкости, которые на начальном этапе воспаления нейтрализуют избыток кислых соединений.
Особенности изменения [Н+] в очаге воспаления
Чем острее протекает воспаление, тем более выражен ацидоз: из компенсированного он быстро трансформируется в некомпенсированный.
Как правило, [Н+] наибольшая в зоне первичной альтерации, она меньше в прилегающей к ней зоне вторичной альтерации и постепенно снижается по направлению к неповреждённой ткани.
В отдельных участках интенсивной деструкции и аутолиза тканей, где накапливаются восстановленные органические и неорганические соединения, продукты промежуточного белкового распада (аммиак и его производные), может развиваться более или менее выраженный преходящий алкалоз. Однако в целом для очага воспаления характерен ацидоз.
Последствия ацидоза
Последствия метаболического ацидоза в очаге воспаления приведены на рис.7.
Рис.7. Эффекты ацидоза в очаге воспаления.
Повышение проницаемости клеточных мембран, в том числе плазмолеммы и лизосом, приводит к выходу гидролаз в цитозоль и межклеточное вещество.
Активация лизосомальных ферментов сопровождается усилением деструкции клеточных и неклеточных структур в очаге воспаления.
Повышение проницаемости стенок сосудов за счёт усиления неферментного и ферментного гидролиза компонентов межклеточного матрикса, включая базальные мембраны.
Формирование ощущения боли в очаге воспаления в связи с раздражением и повреждением чувствительных нервных окончаний в условиях избытка Н+.
Усиление гидролиза солей и органических соединений ведёт к повышению осмотического и онкотического давления, изменяет коллоидное состояние цитозоля.
Изменения чувствительности рецепторных структур клеток (в том числе стенок микрососудов) к регуляторным факторам (гормонам, нейромеди-аторам, другим БАВ) сопровождаются нарушениями регуляции тонуса сосудистой стенки. Так, на стадии альтерации в очаге воспаления, как правило, снижается чувствительность рецепторов к адреномиметикам (в частности, к норадреналину) и повышается к холиномиметическим агентам.
Гиперосмия
В очаге воспаления в большей или меньшей мере повышается осмотическое давление.
Причины
Повышенное ферментативное и неферментное разрушение макромолекул (гликогена, гликозаминогликанов, протеогликанов и др.).
Усиленный в условиях ацидоза гидролиз солей и соединений, содержащих неорганические вещества.
Поступление осмотически активных соединений из повреждённых и разрушенных клеток.
Последствия
Гипергидратация очага воспаления.
Повышение проницаемости сосудистых стенок.
Стимуляция эмиграции лейкоцитов.
Изменение тонуса стенок сосудов и кровообращения в очаге воспаления.
Формирование чувства боли.
Гиперонкия
Увеличение онкотического давления в воспалённой ткани — закономерный феномен.
Причины
Увеличение концентрации белка в очаге воспаления в связи с усилением ферментативного и неферментного гидролиза пептидов.
Повышение гидрофильности белковых мицелл и других коллоидов в результате изменения их конформации при взаимодействии с ионами.
Выход белков (в основном альбуминов) из крови в очаг воспаления в связи с повышением проницаемости стенок микрососудов.
Последствия
Основное: развитие отёка в очаге воспаления. Заряд и электрические потенциалы
Альтерация тканей при воспалении ведёт к нарушениям электрофизиологических процессов в клетках: изменению (как правило, снижению) поверхностного их заряда, а также к расстройствам электрогенеза в возбудимых клетках.
Причины
Повреждение клеточных мембран.
Нарушение энергообеспечения трансмембранного переноса ионов.
Нарушения ионного баланса во внеклеточной жидкости.
Последствия
Изменение порога возбудимости клеток.
Колебание чувствительности клеток к действию БАВ (цитокинов, гормонов, нейромедиаторов и др.).
Потенцирование миграции фагоцитов за счёт электрокинеза
Стимуляция кооперации клеток в связи со снижением величины отрицательного поверхностного их заряда, нейтрализацией его или даже перезарядкой (у повреждённых и погибших клеток внешняя поверхность цитолеммы заряжена положительно в связи с избытком на ней К+, Н+ и других катионов).
Поверхностное натяжение биомембран
Уменьшение поверхностного натяжения клеточных мембран характерно для очага воспаления.
Основная причина
Значительное увеличение концентрации в очаге воспаления поверхностно-активных веществ (фосфолипидов, ВЖК, К+, Са2+ и некоторых других).
Последствия
Облегчение подвижности клетки, поскольку уменьшение поверхностного натяжения плазмолеммы способствует образованию псевдоподий.
Потенцирование адгезии клеток при фагоцитозе.
Облегчение контакта фагоцитов и лимфоцитов при реализации реакций иммунитета или аллергии.
Коллоидное состояние цитозоля и межклеточного вещества
Изменения коллоидного состояния цитозоля и межклеточного вещества выявляются уже на начальном этапе воспаления.
Причины
Избыток Н+, К+, Na+, жирных кислот, пептидов, аминокислот, других метаболитов и БАВ — наряду с изменением степени гидратации цитоплазмы — приводит к облегчению переходов «гель- золь». В наибольшей степени такая трансформация характерна для фагоцитов.
Основные механизмы
Изменение степени полимеризации макромолекул (гликозаминоглика-нов, белков, протеогликанов и др.).
Фазовые переходы микрофиламентов
1. Переход цитозоля в состояние геля происходит при образовании из нитей актина упорядоченной структуры (актиновая решётка). Такая структура формируется при перекрестном соединении нитей актина с участием актинсвязывающих белков и при низкой концентрации Са2+.
2. При увеличении в цитозоле содержания Са2+ процесс формирования актиновой решётки подавляется, цитоплазма приобретает состояние золя.
Последствия
Потенцирование миграции фагоцитов из сосудов в очаг воспаления и далее — к объекту фагоцитоза.
Образование и реализация эффектов БАВ — одно из ключевых звеньев воспаления. БАВ обеспечивают закономерный характер развития воспаления, формирование его общих и местных проявлений, а также исходы воспаления. Именно поэтому БАВ нередко именуют как «пусковые факторы», «организаторы», «внутренний двигатель», «мотор» воспалительной реакции, «медиаторы воспаления».
МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ - БАВ,
образующиеся при воспалении,
обеспечивающие закономерный характер его развития и исходов,
формирование его местных и общих признаков.
Все медиаторы воспаления или их неактивные предшественники образуются в различных клетках организма. Тем не менее их подразделяют на клеточные и плазменные (рис.8).
Рис.8. Виды медиаторов воспаления.
29
Клеточные медиаторы высвобождаются в очаге воспаления уже в активированном состоянии непосредственно из клеток, в которых они синтезировались и накопились.
Плазменные медиаторы образуются в клетках и выделяются в межклеточную жидкость, лимфу и кровь, но не в активном состоянии, а в виде предшественников. Эти вещества активируются под действием различных промоторов преимущественно в плазме крови. Они становятся физиологически дееспособными и поступают в ткани.
Чёткую границу между клеточными и плазменными медиаторами воспаления удаётся провести далеко не всегда.
К клеточным медиаторам воспаления (рис.9) относят биогенные амины, нейромедиаторы, нейропептиды, цитокины, множество секретируемых лейкоцитами агентов — лейкокины, а также оксид азота, производные ВЖК и липидов (липидные медиаторы), нуклеотиды и нуклеозиды.
Рис.9. Основные классы клеточных медиаторов воспаления.
Биогенные амины
Из биогенных аминов к медиаторам воспаления относят гистамин, серотонин, адреналин и норадреналин.
Гистамин
Основными источниками гистамина являются базофилы и тучные клетки. Действие гистамина опосредуют Н^ и Н2-рецепторы на клетках-мишенях.
Н1-рецепторы активируют малые дозы гистамина. Эффекты их активации: ощущения боли, жжения, зуда, напряжения.
Н2-рецепторы активируются гастамином в высокой концентрации. Эффекты их возбуждения: изменения синтеза Пг, потенцирование образования циклических нуклеотидов, повышение проницаемости стенок сосудов микроциркуляторного русла (особенно венул), активация миграции макрофагов, нейтрофилов, эозинофилов в очаг воспаления, сокращение ГМК.
Промежуточные дозы гистамина активируют оба вида рецепторов. Это сопровождается значительным расширением артериол и развитием в очаге воспаления артериальной гиперемии, снижением порога возбудимости и повышением чувствительности тканей, в том числе болевой.
Серотонин
Источниками серотонина являются тромбоциты, тучные клетки, нейроны, энтероэндокринные клетки. В очаге воспаления серотонин повышает проницаемость стенок микрососудов, активирует сокращение ГМК венул (что способствует развитию венозной гиперемии), приводит к формированию чувства боли, активирует процессы тромбообразования.
Адреналин и норадреналин
Эффекты норадреналина в очаге воспаления являются в основном результатом его действия на клетки как нейромедиатора симпатической нервной системы (его прямые метаболические эффекты — в отличие от адреналина — сравнительно мало выражены).
Нейропептиды
Из нейропептидов при развитии воспалении важную роль выполняет вещество Р.
Цитокины
Цитокины играют важную роль в защитном ответе организма (в том числе иммунном, аллергическом и при воспалении), регулируют дифференцировку, пролиферативную активность и экспрессию фенотипа клеток-мишеней. К ци-токинам отнесены факторы роста, интерлейкины (ИЛ), факторы некроза опухоли, колониестимулирующие факторы, интерфероны (ИФН), хемокины и некоторые другие. Общий современный термин для всего класса — «цитокин», устаревшие наименования подклассов: «лимфокины» и «монокины».
Интерлейкины
ИЛ — вещества белковой природы, синтезирующиеся множеством клеток (в том числе моноцитами, макрофагами и лимфоцитами). В очаге воспаления ИЛ (особенно ИЛ 1—4, 6 и 8) регулируют взаимодействие лейкоцитов между собой и с другими клетками.
Эффекты
Хемотаксис лейкоцитов.
Активация захвата и внутриклеточной деструкции объекта фагоцитоза.
Стимуляция синтеза Пг клетками эндотелия.
Активация адгезивной способности эндотелиоцитов.
Стимуляция пролиферации и дифференцировки различных клеток.
Потенцирование микротромбообразования.
Развитие лихорадки.
Интерфероны
ИФН — гликопротеины, вырабатываемые различными клетками и имеющие антивирусную активность. В очаге воспаления ИФН стимулируют фагоцитоз, активируют цитотоксическую активность лейкоцитов, регулируют иммунные и аллергические процессы.
Хемокины
Хемокины — низкомолекулярные секреторные пептиды, в первую очередь регулирующие перемещения лейкоцитов. Значение хемокинов для иммуногенеза, иммуномодуляции, воспаления и патогенеза исключительно велико.
Лейкокины
Лейкокины — общее название для различных БАВ, образуемых лейкоцитами, но не относящихся к иммуноглобулинам и цитокинам. С функциональной точки зрения лейкокины — местные медиаторы воспалительной реакции. К группе лейкокинов относятся белки острой фазы, катионные белки, а также фибронектин и некоторые другие выделямые разными лейкоцитами химические вещества, имеющие значение для патогенеза воспаления.
Белки острой фазы
Белки острой фазы и компонент комплемента СЗ (субстрат в реакции активации комплемента — важные факторы патогенеза воспаления. Расщепление СЗ его конвертазой сопровождается образованием большой группы белков, обладающих высокой хемотаксической способностью и свойством стимулировать выход гранулоцитов из костного мозга.
Катионные белки
Катионные белки образуются в гранулоцитах (главным образом в нейтрофилах) и хранятся в их гранулах. Катионные белки несут на поверхности белковой мицеллы значительный положительный заряд (отсюда их название — «катионные белки»).
Эффекты
Высокая неспецифическая бактерицидная активность. Благодаря положительному заряду катионные белки легко контактируют с отрицательно заряженной внешней мембраной микробов. Это расстраивает трансмембранные процессы, в связи с чем структура оболочки микроорганизмов нарушается, повышается её проницаемость, резистентность микроба резко снижается. При наличии в окружающей среде гидролитических белков, активных форм кислорода, свободных радикалов микробная клетка быстро лизируется.
Повышение проницаемости стенок микрососудов (катионные белки действуют как сигнал для выброса гистамина).
Стимуляция эмиграции лейкоцитов.
Стимуляция контакта нейтрофилов и макрофагов с микробами и другими объектами фагоцитоза.
Фибронектины
Фибронектины синтезируются многими клетками, в том числе мононук-леарными фагоцитами, фибробластами и тучными клетками.
Эффекты
Опсонизация объектов фагоцитоза.
Фиксация объекта фагоцитоза на поверхности фагоцитов.
Продукты гидролиза фибронектинов обладают высокой хемотаксической активностью.
Ферменты
В очаге воспаления обнаруживаются ферменты всех основных групп (гидролазы, трансферазы, лиазы, синтетазы, оксидоредуктазы и др.). Эти ферменты участвуют в формировании всех компонентов воспаления: альтерации, сосудистых реакций, экссудации, фагоцитоза, пролиферации.
Источники ферментов
Эндогенные: высвобождение ферментов из собственных клеток повреждённой ткани и лейкоцитов организма.
Экзогенные: ферменты микроорганизмов, грибов, паразитов, клеток трансплантата, т.е. генетически чужеродные клеточные агенты.
Биологическая роль ферментов в очаге воспаления
Регуляторы метаболизма (киназы, дегидрогеназы, АТФ-азы, ДНК-полимеразы и др.).
«Генераторы» медиаторов воспаления (кининогеназы, аминопептидазы, СЗ-конвертаза, гистидиндекарбоксилаза, тирозингидроксилаза).
Регуляторы проницаемости клеточных мембран (протеазы, липазы, фосфолипазы, лизоцим).
Инициаторы повышения проницаемости стенок сосудов микроцирку-ляторного русла (гиалуронидаза, эластаза, коллагеназа).
«Санитары», обеспечивающие разрушение собственных (погибших и повреждённых), а также чужеродных клеток (микробов, паразитов, опухолей, трансплантата, вируссодержащих клеток) путём экзо- или эндоцитоза (фагоцитоза).
«Строители», участвующие в реакциях синтеза органических соединений, клеточных и неклеточных структур (РНК- и ДНК-синтетазы, ли-газы, гликогенсинтетазы, полимеразы, синтетазы холестерина и ВЖК, аминоацилсинтетазы и др.).
Оксид азота
Оксид азота (эндотелием освобождаемый фактор вазодилатации) — важный медиатор воспаления.
Липидными медиаторами воспаления называют производные арахидоновой кислоты — простагландины, тромбоксаны и лейкотриены, обладающие вазо-и бронхоактивными свойствами. Из мембранных фосфолипидов образуется также фактор активации тромбоцитов (РАF) — наиболее сильный спазмоген. К этой же группе относят продукты перекисного окисления липидов — липопероксиды.
Арахидоновая и линолевая кислоты входят в состав фосфолипидов клеточных мембран, откуда и освобождаются под влиянием фосфолипаз. Дальнейшие превращения этих кислот происходят либо по циклооксигеназному, либо по липооксигеназному пути (рис.10).
Рис.10. Образование и эффекты простагландинов и лейкотриенов.
Лейкотриены образуются по липооксигеназному пути.
Циклооксигеназы
На первом этапе из арахидоновой кислоты под влиянием циклооксигеназ формируется эндопероксид Н2 (ПгН2), а в результате дальнейших реакций и другие эйкозаноиды.
Циклооксигеназа 1 — фермент конститутивного синтеза, постоянно экспрес-сируемый в тромбоцитах, эндотелии, желудке, почке и других органах.
Циклооксигеназа 2 — индуцибельный фермент, экспрессию которого в очаге воспаления запускают провоспалительные цитокины.
Простагландины
Основные источники Пг в очаге воспаления: тромбоциты, активированные лейкоциты, клетки эндотелия, тучные клетки.
Эффекты. Пг участвуют в формировании всех компонентов и многих проявлений воспаления. Наиболее выражено их влияние на:
тонус стенок микрососудов (артериол, прекапилляров, капилляров, венул);
адгезивно-агрегационные свойства тромбоцитов, лейкоцитов и эритроцитов (поэтому важна роль Пг в регуляции кровоснабжения тканей при воспалении, эмиграции в очаг воспаления лейкоцитов и фагоцитоза);
образование других медиаторов воспаления;
состояние системы гемостаза;
проницаемость стенок микроциркуляторного русла;
развитие лихорадки.
Пг весьма мобильны: они синтезируются в течение короткого промежутка времени, разные Пг оказывают различные эффекты и быстро инак-тивируются. Именно поэтому Пг способны как потенцировать, так и подавлять воспалительную реакцию.
Такой различный эффект разных Пг позволил выделить Пг группы циклопентенонов, образующихся только под влиянием циклооксигеназы 2; циклопентеноновые Пг подавляют воспалительную реакцию и способствуют заживлению ран.
В то же время Пг, образующиеся под влиянием и циклооксигеназы 1, и циклооксигеназы 2, оказывают выраженный эффект на развитие воспалительной реакции.
Лейкотриены
Лейкотриены — продукты липооксигеназного превращения арахидоновой кислоты в лейкоцитах, тучных клетках и в меньшей мере — в других клетках.
Эффекты
Спазмогенное действие (на ГМК стенок сосудов, а также бронхиол и кишечника) не вызывает тахифилаксии, в связи с чем длительность эффекта лейкотриенов весьма велика. Спазм микрососудов, особенно артериол, в очаге воспаления приводит к развитию ишемии.
Положительный хемотаксический эффект по отношению к фагоцитам.
Повышение проницаемости мембран.
Продукты свободнорадикального перекисного окисления липидов
Альтерация тканей флогогенным агентом и факторами последующих изменений в очаге воспаления приводит к своеобразной цепной реакции: интенсификации свободнорадикальных и липопероксидных процессов. Продукты этих реакций — липидные радикалы, перекиси и гидроперекиси липидов, альдегиды, шиффовы основания и др. — обладают выраженными патогенными свойствами.
Эффекты. Продукты свободнорадикального перекисного окисления липидов (СПОЛ) дают следующие эффекты:
повреждают непосредственно, а также участвуют в реакциях деструкции флогогенного агента;
изменяют физико-химическое состояние мембран клеток тканей и лейкоцитов, находящихся в очаге воспаления;
модифицируют активность клеточных и внеклеточных ферментов.
Умеренное усиление СПОЛ вызывает:
обратимое повышение проницаемости мембран клеток и стенок микрососудов;
увеличение каталитической активности ферментов, что способствует интенсификации метаболизма в клетках, эмиграции лейкоцитов в очаг воспаления, повышению эффективности фагоцитоза, пролиферации и созреванию клеток.
Чрезмерная интенсификация СПОЛ и липопероксидных процессов обусловливает:
образование в клеточных мембранах сквозных каналов проницаемости и микроразрывов;
повреждение мембранных рецепторных структур;
подавление ферментативных реакций.
В совокупности эти изменения сопровождаются существенной альтерацией и гибелью клеток, а также разрушением неклеточных структур в очаге воспаления.
Нуклеотиды и нуклеозиды
Нуклеотиды и нуклеозиды обладают высокой биологической активностью, некоторые их них принимают непосредственное участие в развитии воспалительной реакции. К числу наиболее значимых для развития воспаления относятся АТФ, АДФ и аденозин.
АТФ обеспечивает энергетическую «поддержку» и тем самым функции клеток и пластических процессов в них, регуляцию тонуса сосудов, изменения агрегатного состояния крови, регуляцию местного кровотока.
АДФ стимулирует адгезию, агрегацию и агглютинацию форменных элементов крови. Это вызывает тромбообразование, формирование сладжа, нарушение крово- и лимфотока в сосудах микроциркуляторного русла.
Если указанные процессы протекают преимущественно в артериолах, то развивается ишемия, если в венулах — венозная гиперемия.
Оба эти состояния чреваты развитием стаза (ишемического, венозно-за-стойного, истинного).
Аденозин, высвобождающийся из клеток, оказывает существенный сосудорасширяющий эффект, сопровождающийся развитием артериальной гиперемии.
К плазменным медиаторам воспаления относятся кинины, факторы системы комплемента и факторы гемостаза (рис.11).
43
Рис. 11. Основные классы плазменных медиаторов воспаления.
Кинины
Кинины обнаруживаются во всех тканях и жидкостях организма. Им свойствен широкий спектр биологических эффектов. Эти вещества образуют кини-новую систему (рис.12).
Рис.12. Компоненты кининовой системы.
43
Кининогены — субстраты, из которых образуются кинины, — синтезируются в основном в печени. В небольших количествах они образуются также в тканях лёгких, почек, сердца, кожи и некоторых других органов.
Кининогеназы (калликреины) — протеолитические ферменты, при участии которых образуются кинины.
Калликреиногены (прекалликреины) — предшественники калликреинов.
Кинины (к ним относятся многие вещества; при развитии воспаления наибольшее значение имеют брадикинин и каллидин).
Каллидин — декапептид, образуется главным образом под влиянием тканевых калликреинов. Под действием тканевых и плазменных аминопептидаз каллидин превращается в брадикинин.
Брадикинин — нонапептид, образуется преимущественно под влиянием плазменных калликреинов.
Кининазы — ферменты, специфически разрушающие кинины (карбокси-пептидазы).
В норме в плазме крови и тканях определяется небольшое количество кини-нов, но при действии флогогенного фактора и развитии последующих вторичных изменений в очаге воспаления появляется большое количество агентов, активирующих образование кининов: избыток Н+, катехоламины, ка-тепсины, фактор Хагемана и многие другие.
Эффекты кининов
Повышение проницаемости стенок микрососудов (в этом отношении брадикинин в 10—15 раз активнее гистамина).
Потенцирование развития отёка и микрогеморрагий.
Расширение просвета артериол за счёт непосредственного воздействия на ГМК. Этот эффект, в свою очередь, способствует развитию артериальной гиперемии.
Стимуляция миграции фагоцитов в очаг воспаления.
Факторы системы комплемента
При воспалении факторы системы комплемента играют существенную роль в неспецифической инактивации и деструкции флогогенного агента, повреждённых и погибших клеток тканей.
Происхождение в очаге воспаления
Факторы системы комплемента синтезируются преимущественно клетками печени, а также костного мозга и селезёнки и поступают в очаг воспаления с кровью.
Другая часть факторов комплемента продуцируется и выделяется мест-но — мононуклеарными фагоцитами, находящимися в воспалённой ткани.
Лейкоциты продуцируют компоненты комплемента С1-С9.
Эффекты
Активация хемотаксиса.
Потенцирование опсонизации объекта фагоцитоза.
Цитолитические эффекты.
Бактерицидные эффекты.
Регуляция образования кининов, факторов системы гемостаза, а также активности Т- и В-лимфоцитов.
Факторы гемостаза
Факторы системы гемостаза можно подразделить на три группы: прокоагулянтные, антикоагулянтные и фибринолитические.
Причины активации прокоагулянтных факторов в очаге воспаления:
Повреждение флогогенным агентом и вторичными факторами альтерации тканевых клеток.
Повреждение эндотелия.
Одновременно с этим активируются антикоагулянтные и фибринолитические факторы.
Последствия активации
Образование тромбов.
Нарушения кровообращения в очаге воспаления — ишемия, венозная гиперемия и стаз.
Воздействие на ткань флогогенного агента и следующие за этим изменения крово- и лимфообращения, метаболизма, физико-химических параметров и структуры вызывают существенные функциональные нарушения. Этот признак воспаления впервые выделил Клавдий Гален, обозначивший его как finctio laessa — потеря, нарушение функции. Проявления finctio laessa представлены на рис.13.
Расстройства как специфических, так и неспецифических функций клеток, органов и тканей нередко приводят к расстройствам жизнедеятельности организма в целом.
43
Рис.13. Изменения функций органов и тканей при воспалении.
Таким образом, альтерация как инициальный этап и компонент воспалительного процесса характеризуется развитием закономерных изменений метаболизма, физико-химических свойств, образованием и реализацией эффектов БАВ, отклонением от нормы структуры и функции тканей в очаге воспаления.
Указанные изменения:
с одной стороны, обеспечивают экстренную активацию процессов, направленных на локализацию, инактивацию и деструкцию патогенного агента,
с другой стороны, являются базой развития других компонентов воспаления — сосудистых реакций, экссудации жидкости, эмиграции лейкоцитов, фагоцитоза, пролиферации клеток и репарации повреждённой ткани.
Сосудистые реакции
Компонент воспаления «сосудистые реакции и изменения крово- и лимфообращения» является результатом альтерации ткани. Понятие «сосудистые реакции» подразумевает изменения тонуса стенок сосудов, их просвета, крово- и лимфообращения в них, проницаемости сосудистых стенок для клеток и жидкой части крови (рис.14).
Рис.14. Сосудистые реакции, изменение крово- и лимфообращения как компонент воспаления.
При воспалении на разных стадиях сосудистых реакций происходят следующие важные и последовательные процессы.
Повышение тонуса стенок артериол и прекапилляров, сопровождающееся уменьшением их просвета и развитием ишемии.
Снижение тонуса стенок артериол, сочетающееся с увеличением их просвета, развитием артериальной гиперемии, усилением лимфообразования и лимфооттока.
Уменьшение просвета венул и лимфатических сосудов, нарушение оттока крови и лимфы по ним с развитием венозной гиперемии и застоя лимфы.
Изменение тонуса стенок артериол, венул, пре- и посткапилляров, лимфатических сосудов, сочетающееся с увеличением адгезии, агрегации и агглютинации форменных элементов крови, её сгущением и развитием стаза.
Закономерный характер течения воспаления в значительной мере определяется именно стереотипной сменой тонуса стенок и просвета микрососудов, а также крово- и лимфотока в них. Сосудистые реакции подразделяют на последовательно развивающиеся в данном участке воспаления стадии ишемии, венозной гиперемии, артериальной гиперемии и стаза.
При воздействии на ткань флогогенного агента, как правило, развивается кратковременное (на несколько секунд) повышение тонуса ГМК стенок артериол и прекапилляров, т.е. локальная вазоконстрикция. Эта первая стадия сосудистых реакций в виде местной вазоконстрикции приводит к нарушению кровотока — ишемии.
Причины
Причина вазоконстрикции — высвобождение под влиянием альтерирующего фактора БАВ с сосудосуживающим эффектом: катехоламинов, тромбоксана А2, Пг, лейкотриенов. Преходящий характер вазоконстрикции и ишемии объясняется быстрой инактивацией катехоламинов ферментами (главным образом мо-ноаминоксидазой), разрушением Пг и лейкотриенов в реакциях окисления.
Значение
Значение ишемии состоит в локализации повреждающего влияния флогогенного агента и в препятствии его распространению за пределы очага непосредственного контакта с тканью. Проницаемость стенок микрососудов на этом этапе сосудистых реакций ещё не увеличена.
Вторая стадия сосудистых реакций в виде расширения просвета артериол и прекапилляров приводит к артериальной гиперемии — увеличению притока артериальной крови и кровенаполнения ткани.
Механизмы
Из механизмов, приводящих к развитию артериальной гиперемии, важное значение имеют нейрогенный, гуморальный и миопаралитический.
Нейрогенный механизм
Нейрогенный механизм (холинергический по своему существу) развития артериальной гиперемии характеризуется:
увеличением высвобождения парасимпатическими нервными окончаниями ацетилхолина;
повышением чувствительности холинорецепторов к ацетилхолину, что, как правило, наблюдается в условиях избытка внеклеточного содержания К+ и Н+ (характерно для очага воспаления).
Гуморальный механизм
Гуморальный компонент механизма развития артериальной гиперемии заключается в местном увеличении образования медиаторов с сосудорасширяющим действием: кининов, ПгЕ, Пг1, аденозина, оксида азота, гистамина.
Миопаралитический механизм заключается в уменьшении базального тонуса артериол.
Пролонгированный характер артериальной гиперемии, нередко наблюдающийся при воспалении, обусловлен избыточным синтезом указанных веществ, повышением чувствительности тканей в очаге воспаления к ним, замедленной инактивацией БАВ при воспалении, снижением базального тонуса артериол (так называемый миопаралитический эффект).
Значение и последствия
При артериальной гиперемии к тканям увеличивается приток кислорода, субстратов метаболизма и в связи с этим возрастает фильтрационное давление. Последнее в регионе артериальной гиперемии ведёт к некоторому повышению объёма межклеточной жидкости с низким содержанием белка (транссудата). Одновременно происходят активация обмена веществ и синтеза новых клеточных и неклеточных структур взамен повреждённых или погибших.
В то же время чрезмерная и/или затянувшаяся артериальная гиперемия может создать условия для оттока из очага воспаления токсичных соединений, микроорганизмов, БАВ и попаданию их в общий кровоток. Длительное расширение артериол и прекапилляров может сочетаться также с постепенно нарастающим повышением проницаемости стенок микрососудов под влиянием медиаторов воспаления, образующихся в очаге воспаления. Жидкость и содержащиеся в ней белки из просвета микрососудов выходят во внесосудистое пространство — начинает образовываться экссудат.
Параллельно с вышеуказанными изменениями, как правило, появляются признаки венозной гиперемии в виде увеличения просвета посткапилляров и венул и замедления в них тока крови.
Предстаз
Через некоторое время появляются периодические маятникообразные движения крови «вперёд ↔ назад». Это является признаком перехода венозной гиперемии в состояние, предшествующее стазу (предстаз). Причина маятникообразного движения крови: в очаге воспаления возникает механическое препятствие оттоку крови по посткапиллярам, венулам и венам. Препятствие создают возникающие при замедлении тока крови и гемоконцентрации агрегаты форменных элементов крови в просвете сосуда и пристеночные микротромбы. Таким образом, во время систолы кровь движется от артериол к венулам, а во время диастолы — от венул к артериолам.
Причины венозной гиперемии и предстаза
Известны следующие основные причины венозной гиперемии и предстаза.
Сдавление венул экссудатом.
Сужение просвета венул микротромбами, агрегатами форменных элементов крови, набухшими клетками эндотелия.
Снижение тонуса стенок венул в результате уменьшения возбудимости их нервно-мышечных элементов, а также повреждения их волокнистых структур и межклеточного вещества под действием флогогенного фактора, избытка медиаторов воспаления, в том числе ферментов (эластаз, коллаге-наз, других гидролаз).
Сгущение крови, повышение её вязкости и понижение в связи с этим текучести, что определяется повышенным выходом плазмы крови в ткань при экссудации.
Скопление большого количества лейкоцитов у стенок посткапилляров и венул (феномен краевого стояния лейкоцитов).
Четвёртая стадия сосудистых реакций — стаз — характеризуется дискоордини-рованным изменением тонуса стенок микрососудов и как следствие — прекращением тока крови и лимфы в очаге воспаления. Длительный стаз ведёт к развитию дистрофических изменений в ткани и гибели отдельных её участков.
Значение и последствия венозной гиперемии и стаза
Значение венозной гиперемии и стаза в очаге воспаления состоит в изоляции очага повреждения (благодаря препятствию оттоку крови и лимфы из него и тем самым содержащихся в них микробов, токсинов, продуктов метаболизма, ионов, БАВ и других агентов, способных повредить другие ткани и органы организма).
При венозной гиперемии и стазе происходят дальнейшие расстройства специфической и неспецифической функций тканей, дистрофические и структурные изменения в них вплоть до некроза.
Повышение проницаемости стенок микрососудов способствует образованию экссудата.
Экссудация плазмы и выход форменных элементов крови
Артериальная и венозная гиперемия, стаз и повышение проницаемости стенок микрососудов в очаге воспаления сопровождаются выходом плазмы, а также форменных элементов крови из микрососудов в ткани и/или полости тела с образованием экссудата (рис.15).
Рис. 15. Формирование экссудата в очаге
Процесс экссудации начинается вскоре после действия повреждающего фактора на ткань и продолжается до начала репаративных реакций в очаге воспаления.
ЭКССУДАТ -
жидкость,выходящая из микрососудов,
содержащая большое количество белка и, как правило, форменные элементы крови.
Накапливается в тканях и/или полостях тела при воспалении.
Причины экссудации
Основная причина экссудации — увеличение проницаемости стенок микрососудов вследствие множества процессов, повреждающих их стенку и перечисленных на рис.16
46
Рис.16. Причины повышения проницаемости стенок микрососудов при остром воспалении.
Среди процессов, повреждающих стенку сосуда в очаге воспаления, доминируют нижеперечисленные
Усиление неферментного гидролиза компонентов базальной мембраны микрососудов в условиях ацидоза.
Повреждение клеток эндотелия и базальной мембраны стенок микрососудов:
1. факторами лейкоцитов (гидролитические ферменты лизосом, активные формы кислорода, пероксинитрит азота);
2. внеклеточными агентами очага воспаления (гидроперекиси липидов, токсины микробов, токсичные метаболиты повреждённых и/или погибших клеток, мембраноатакующий комплекс системы комплемента).
Перерастяжение и в связи с этим истончение стенки сосудов (особенно венул) вследствие их полнокровия.
Сокращение актиновых нитей и их разрушение, а также разрушение других элементов цитоскелета эндотелиоцитов с их округлением и появлением между ними промежутков, в норме отсутствующих.
Активация механизма трансэндотелиального переноса жидкости («транс-цитоза») из просвета микрососуда в интерстиций, что осуществляется путём пиноцитоза с последующим экзоцитозом пиноцитозных пузырьков.
Факторы потенциации
Существует группа факторов, потенцирующих образование экссудата
Увеличение перфузионного давления (усиливает фильтрацию жидкости через сосудистую стенку).
Возрастание площади экссудации (в результате растяжения стенок микрососудов).
Повышение проницаемости базальной мембраны сосудов (под влиянием медиаторов воспаления).
Увеличение осмотического и онкотического давления в очаге воспаления.
Усиление трансцитоза.
Снижение эффективности резорбции жидкости в посткапиллярном отделе сосудов микроциркуляторного русла.
Виды экссудата
В зависимости от наличия в экссудате клеток и их типа, а также от химического состава экссудата различают фибринозный, серозный, геморрагический, гнойный, гнилостный и смешанные виды экссудатов.
Фибринозный экссудат содержит большое количество фибриногена и фибрина.
Серозный экссудат состоит из полупрозрачной жидкости, богатой белком (до 2—3%), и немногочисленных клеток, в том числе форменных элементов крови.
Геморрагический экссудат содержит большое количество белка и эритроцитов, а также другие форменные элементы крови.
Гнойный экссудат — мутная густая жидкость, содержащая до 6—8% белка и большое количество различных форм лейкоцитов, микроорганизмов, погибших клеток повреждённой ткани.
Гнилостный экссудат. Любой вид экссудата может приобрести гнилостный (ихорозный) характер при внедрении в очаг воспаления гнилостной микрофлоры (анаэробы).
Смешанные формы экссудата могут быть самыми разнообразными (например, серозно-фибринозный, гнойно-фибринозный, гнойно-геморрагический и др.).
Состав и диагностическое значение экссудата
Клеточный и химический состав экссудата имеет определённое диагностическое значение и зависит от причины воспаления, ткани, в который развивается воспаление, реактивности организма и ряда других факторов. Примеры:
при воспалении инфекционно-аллергической природы в экссудате обнаруживается большое количество лимфо- и моноцитов, а также высокий уровень глобулинов;
при воспалении, вызванном паразитами, в экссудате доминируют эозинофилы и содержится много глобулинов;
при остром воспалении, причиной которого являются микробы, в экссудате обнаруживается большое количество нейтрофилов и альбуминов.
Значение экссудации
В очаге воспаления процесс экссудации имеет двоякое биологическое значение: адаптивное и патогенное (рис.17).
52
Рис.17. Значение процесса экссудации в очаге воспаления.
Адаптивное значение экссудации и экссудата.
1. Транспорт с жидкой частью крови в ткань плазменных медиаторов воспаления: кининов, факторов комплемента и факторов системы гемостаза.
2. Доставка в очаг воспаления Ig, а также других агентов, способствующих альтерации или уничтожению микроорганизмов, повреждённых клеток и неклеточных структур тканей.
3. Удаление из крови в ткань продуктов нарушенного метаболизма и токсинов. Благодаря экссудации в очаг воспаления из циркулирующей крови выводятся токсические вещества. В этом заключается своеобразная «дренажная» роль экссудации.
4. Задержка и/или «фиксация» в очаге воспаления флогогенного фактора и вторичных патогенных продуктов его воздействия на ткань. В данном случае экссудат является своего рода «могильником» для причинного фактора воспаления.
Патогенное значение экссудации и экссудата.
1. Сдавление органов и тканей, а также смещение их от физиологического положения.
2. Излияние экссудата (в том числе гнойного и/или содержащего патогенные микробы, в полости тела или в сосуды при «расплавлении» их стенок).
3. Формирование абсцесса или развитие флегмоны.
Изменения, характерные для альтерации, а также развитие сосудистых реакций приводят к эмиграции лейкоцитов и других форменных элементов крови за пределы микрососудов в интерстициальное пространство. При этом особое значение в развитии воспалительной реакции имеет эмиграция лейкоцитов.
Спустя 1—2 ч после воздействия на ткань флогогенного фактора в очаге острого воспаления обнаруживается большое число вышедших (эмигрировавших) из просвета микрососудов нейтрофилов и других гранулоцитов, а позднее — через 15—20 ч и более — моноцитов, а затем и лимфоцитов. Эмиграция лейкоцитов — активный процесс их выхода из просвета микрососудов в межклеточное пространство.
Хронологическая упорядоченность эмиграции разных видов лейкоцитов в очаг острого воспаления обусловлена стадийностью образования и экспрессии на их поверхности молекул адгезии, а также стадийностью появления факторов хемотаксиса. К последним относят факторы комплемента С5а, фактор 4 тромбоцитов, метаболиты арахидоновой кислоты, лимфокины и другие .
Процесс эмиграции последовательно проходит стадии краевого стояния лейкоцитов, их адгезии к эндотелию и проникновения через сосудистую стенку, а также направленного движения лейкоцитов в очаге воспаления (в том числе хемокинез).
Краевое стояние
На стадии краевого стояния (маргинации) условно выделено четыре последовательных этапа (рис.18).
54
Рис.18. Этапы стадии краевого стояния лейкоцитов и факторы, стимулирующие краевое стояние.
1. Выход лейкоцитов из осевого цилиндра кровяного потока и приближение к стенке микрососуда, обращенной в сторону очага воспаления.
Причины: высокая концентрация хемотаксинов (а также других агентов, в том числе токсических) у стенки микрососуда, расположенного в очаге воспаления; замедление тока крови, особенно в венулах.
2. Медленное движение лейкоцитов вдоль стенки микрососуда по поверхно-
сти клеток эндотелия («качение», rolling— роллинг).
Причины: высокое содержание медиаторов воспаления (включая хемотаксины) в очаге воспаления и выделение селектинов клетками эндотелия и тромбоцитами.
3. Активация лейкоцитов и секреция из них разнообразных соединений, среди которых особое значение имеют молекулы межклеточной адгезии — селектины. Селектины экспрессируются на поверхности клеток уже через 10—15 мин после их стимуляции.
Причина экспрессии: эффекты клеточных и плазменных медиаторов воспаления.
4. Обратимая («мягкая») адгезия лейкоцитов к стенкам микрососудов.
Причина: опосредованное селектинами взаимодействие лейкоцитов и эндотелиоцитов.
Адгезия и выход лейкоцитов
Этапы устойчивой («плотной») адгезии (1) и прохождения лейкоцитов через стенку микрососуда (2) представлены на рис.19.
Плотная адгезия лейкоцитов
Причина плотной адгезии лейкоцитов к эндотелию: экспрессия на поверхности лейкоцитов молекул LFA1, МАС-1, VLA-4, других интегринов и их
56
Рис.19. Этапы стадии устойчивой адгезии и прохождения лейкоцитов через стенку микрососуда; факторы, стимулирующие адгезию.
взаимодействие с компонентами межклеточного матрикса, комплемента и разными молекулами адгезии (например, комплекс LFA-1/IСАМ-1 обеспечивает плотную адгезию лейкоцита к эндотелию и создаёт условия для его последующей миграции через стенку микрососуда).
Прохождение лейкоцитов через стенку микрососуда
Существенные препятствия на пути лейкоцитов: пласт клеток эндотелия, межклеточный матрикс стенки сосудов и особенно базальная мембрана эндотелия.
1. При прохождении лейкоцитов между клетками эндотелия происходит взаимодействие молекул LFА-1, МАС-1, VLA-4 и других интегринов с молекулами адгезии IСАМ-1, VСАМ-1.
2. Прохождение лейкоцитов через базальную мембрану микрососудов существенно облегчается в результате высвобождения лейкоцитами гидролитических ферментов (например, коллагеназ и эластаз). Это обеспечивает гидролиз волокон и основного вещества базальной мембраны.
Различные типы лейкоцитов (нейтрофилы, моноциты, эозинофилы, лимфоциты) используют в ходе экстравазации разный спектр молекул адгезии.
Время прохождения лейкоцитов через стенки микрососудов в очаге воспаления с момента «мягкой» адгезии лейкоцита и клетки эндотелия составляет около 3—6 мин.
При значительном повышении проницаемости стенок сосудов в ткань очага воспаления пассивно выходят эритроциты и тромбоциты, что часто наблюдается при развитии инфекции со значительной интоксикацией организма (при сибирской язве, чуме), при поражении тканей проникающими лучами.
Направленная миграция лейкоцитов
За пределами стенки микрососуда начинается направленное движение лейкоцитов к зоне поражения — таксис. Ведущие факторы, определяющие хемо- и электротаксис лейкоцитов, перечислены на рис.20.
58
59
Рис.20. Факторы, обеспечивающие направленное движение лейкоцитов к объекту фагоцитоза.
Факторы хемотаксиса подразделяют на экзогенные и эндогенные.
Электротаксис
Электротаксис — движение лейкоцитов (несущих на своей поверхности отрицательный заряд) по направлению к эпицентру очага воспаления (где накапливаются положительно заряженные частицы — так называемые электротаксины): Н+, Са2+, К+, Мg2+, мицеллы белка и другие органические соединения, повреждённые и погибшие клетки, формирующие положительный заряд — «катод».
Механизмы таксиса
Скопление хеморецепторов (кэппинг) на стороне лейкоцита, обращенной к региону наибольшей концентрации хемотаксинов (хемоаттрактантов). Этот полюс («голова») лейкоцита становится ведущим, а хвостовой — ведомым.
Изменение коллоидного состояния цитозоля лейкоцита: переход из состояния геля в состояние золя.
Снижение поверхностного натяжения на обращенной в сторону очага воспаления области мигрирующего лейкоцита («головной» полюс), что стимулирует перемещение цитозоля лейкоцита именно в головной конец. Это происходит под действием ряда агентов, накапливающихся при воспалении. Поверхностное натяжение снижается под влиянием ВЖК, катионных белков и внеклеточных катионов.
Сокращение актиновых микрофиламентов хвостового полюса и перестройка других структур цитоскелета лейкоцитов.
Выталкивание цитозоля к головному концу и движение лейкоцита в очаг воспаления.
59
Движению лейкоцита в очаг воспаления способствует ток жидкой части крови из просвета микрососудов через их стенки в интерстиций (по градиенту фильтрационного, осмотического и онкотического давления).
Значение эмиграции лейкоцитов
Значение эмиграции лейкоцитов в очаг воспаления отражено на рис.21.
Реализация лейкоцитами защитных функций (по обнаружению, поглощению и деструкции флогогенного агента, собственных повреждённых или погибших клеток).
Синтез и выделение БАВ — медиаторов воспаления, участвующих в развитии процессов альтерации, экссудации жидкости, выхода форменных элементов крови, а также репаративных реакций.
Поглощение и трансформация антигенных структур — процессинг.
Передача информации об Аг клеткам иммунной системы (презентация Аг лимфоцитам), что сопровождается развитием иммунных (в том числе иммунопатологических) реакций.
59
Рис.21. Значение эмиграции лейкоцитов в очаг воспаления.
Позднее значительная часть лейкоцитов, мигрировавших в очаг воспаления, подвергается дистрофическим изменениям и превращается в «гнойные тельца» или подвергается апоптозу. Часть лейкоцитов, выполнив свои функции, возвращается в сосудистое русло и циркулирует в крови.
Фагоцитоз — обязательный и существенный компонент воспаления — сложная биологическая реакция, заключающаяся в эндоцитозе чужеродного агента. Согласно представлениям И.И. Мечникова (1882), ключевым звеном механизма воспаления является именно фагоцитоз — обнаружение, захват и уничтожение фагоцитами флогогенных агентов (микробов, других клеточных и неклеточных частиц).
ФАГОЦИТОЗ –
активный биологический процесс, заключающийся в поглощении чужеродного материала и его внутриклеточной деструкции специализированными клетками организма — фагоцитами.
Фагоцитоз осуществляют специальные клетки — фагоциты (преимущественно макрофаги и нейтрофилы). В ходе фагоцитоза образуются большие эндоцитозные пузырьки — фагосомы. Фагосомы сливаются с лизосомами и формируют фаголизосомы. Фагоцитоз индуцируют сигналы, воздействующие на рецепторы в плазмолемме фагоцитов.
Фагоциты
Термин «фагоцит» предложил И.И. Мечников. В настоящее время принято различать два основных класса фагоцитирующих клеток: микрофаги и макрофаги.
Микрофаги
К микрофагам отнесены полиморфно-ядерные гранулоциты: нейтрофилы (в наибольшей мере), эозино- и базофилы (существенно меньше). Их называют микрофагами, поскольку диаметр гранулоцитов сравнительно мал (6—8 мкм).
Макрофаги
Макрофагами (диаметр клеток достигает 20 мкм), или мононуклеарными фагоцитами называют моноциты крови и происходящие из них тканевые макрофаги. Все клетки моноцитарного генеза (например, клетки фон Купффера печени, остеокласты, клетки микроглии, альвеолярные макрофаги, перитонеальные макрофаги и т.д.) рассматривают как систему мононуклеарных фагоцитов (ранее эти фагоцитирующие клетки обозначали термином «ретикулоэндотелиальная система»).
Астроциты и клетки микроглии мозга также могут быть отнесены к фагоцитам, так как они экспрессируют Аг МНС II и могут фагоцитировать.
Объекты фагоцитоза
Объектами фагоцитоза для микрофагов являются микроорганизмы и инородные неживые частицы, а для макрофагов — повреждённые, погибшие и разрушенные клетки (чужеродные и собственного организма), а также инородные неживые частицы.
60
Терминология
Применительно к процессу фагоцитоза применяют следующие уточняющие определения:
Собственно фагоцитоз: поглощение клеток, их фрагментов и их внутриклеточное переваривание.
Незавершённый фагоцитоз.
Иммунный (специфический) фагоцитоз и опсонизация.
Неспецифический фагоцитоз характерен, например, для альвеолярных макрофагов, захватывающих пылевые частицы различной природы, сажу и т.п.
Ультрафагоцитоз — захватывание фагоцитом мелких корпускулярных частиц (пыли, попадающей с воздухом в лёгкие, или инородных частиц в тканях).
В процессе фагоцитоза условно выделяют несколько основных стадий:
Сближение фагоцита с объектом фагоцитоза.
Распознавание фагоцитом объекта поглощения и адгезия к нему.
Поглощение объекта фагоцитом с образованием фаголизосомы.
Разрушение объекта фагоцитоза.
НЕЗАВЕРШЁННЫЙ ФАГОЦИТОЗ
Поглощённые фагоцитами бактерии обычно погибают и разрушаются, но некоторые микроорганизмы, снабжённые капсулами или плотными гидрофобными клеточными стенками, захваченные фагоцитом, могут быть устойчивы к действию лизосомальных ферментов или способны блокировать слияние фагосом и лизосом. В силу этого обстоятельства они на длительное время остаются в фагоцитах в жизнеспособном состоянии. Такая разновидность фагоцитоза получила название незавершённого.
Пролиферация — компонент воспалительного процесса и завершающая его стадия — характеризуется увеличением числа стромальных и, как правило, паренхиматозных клеток, а также образованием межклеточного вещества в очаге воспаления. Эти процессы направлены на регенерацию альтерированных и/или замещение разрушенных тканевых элементов. Существенное значение на этой стадии воспаления имеют различные БАВ, в особенности стимулирующие пролиферацию клеток (митогены).
Пролиферативные процессы при остром воспалении начинаются вскоре после воздействия флогогенного фактора на ткань и более выражены по периферии зоны воспаления. Одним из условий оптимального течения пролиферации является затухание процессов альтерации и экссудации.
Формы и степень пролиферации органоспецифических клеток различны и определяются характером клеточных популяций:
У части органов и тканей (например, печени, кожи, ЖКТ, дыхательных путей) клетки обладают высокой пролиферативной способностью, достаточной для ликвидации дефекта структур в очаге воспаления.
У других органов и тканей эта способность весьма ограничена (например, у тканей сухожилий, хрящей, связок, почек и др.).
У ряда органов и тканей паренхиматозные клетки практически не обладают пролиферативной активностью (например, миоциты сердечной мышцы, нейроны). В связи с этим при завершении воспалительного процесса в тканях миокарда и нервной системы на месте очага воспаления пролифе-рируют клетки стромы, в основном фибробласты, которые образуют и неклеточные структуры. В результате этого формируется соединительнотканный рубец. Вместе с тем известно, что паренхиматозные клетки указанных тканей обладают высокой способностью к гипертрофии и гиперплазии субклеточных структур.
Активация пролиферативных процессов коррелирует с образованием БАВ, обладающих антивоспалительным эффектом (своеобразных противовоспалительных медиаторов). К числу наиболее действенных среди них относятся:
ингибиторы гидролаз, в частности протеаз (например, антитрипсина), р-микроглобулина, плазмина или факторов комплемента;
антиоксиданты (например, церулоплазмин, гаптоглобин, пероксидазы, СОД);
полиамины (например, путресцин, спермин, кадаверин);
глюкокортикоиды;
гепарин (подавляющий адгезию и агрегацию лейкоцитов, активность кининов, биогенных аминов, факторов комплемента).
Замещение погибших и повреждённых при воспалении тканевых элементов отмечается после деструкции и элиминации их (этот процесс получил название раневого очищения).
РЕГУЛЯЦИЯ ПРОЦЕССА ПРОЛИФЕРАЦИИ
Реакции пролиферации как стромальных, так и паренхиматозных клеток регулируются различными факторами. К числу наиболее значимых среди них относят:
Многие медиаторы воспаления (например, ФНО, подавляющий пролиферацию; лейкотриены, кинины, биогенные амины, стимулирующие деление клеток).
Специфические продукты метаболизма лейкоцитов (например, монокины, лимфокины, ИЛ, факторы роста), а также тромбоцитов, способные активировать пролиферацию клеток.
Низкомолекулярные пептиды, высвобождающиеся при деструкции тканей, полиамины (путресцин, спермидин, спермин), а также продукты распада нуклеиновых кислот, активирующие размножение клеток.
Гормоны (СТГ, инсулин, Т4, кортикоиды, глюкагон)у многие из них способны как активировать, так и подавлять пролиферацию в зависимости от их концентрации, активности, синергических и антагонистических взаимодействий; например, глюкокортикоиды в низких дозах тормозят, а ми-нералокортикоиды — активируют реакции регенерации.
На процессы пролиферации оказывает влияние и ряд других факторов, например ферменты (коллагеназа, гиалуронидаза), ионы, нейромедиаторы и др.
Исходы
При благоприятном течении воспаления в очаге воспаления наблюдается, как правило, полная регенерация ткани — восполнение её погибших и восстановление обратимо повреждённых структурных элементов.
При значительном разрушении участка ткани или органа на месте дефекта паренхиматозных клеток образуется вначале грануляционная ткань, а по мере её созревания — рубец, т.е. наблюдается неполная регенерация.
Со времён Галена выделяют острое и хроническое воспаление (рис.22).
Рис.22. Виды воспаления.
Острое воспаление
Острое воспаление характеризуется:
интенсивным течением и завершением воспаления обычно в течение 1—2 недель (в зависимости от повреждённого органа или ткани, степени и масштаба их альтерации, реактивности организма и др.);
умеренно выраженной альтерацией и деструкцией тканей, экссудативных и пролиферативных изменений в очаге повреждения при нормергическом характере воспаления. При гиперергическом его течении в очаге воспаления доминируют альтерация и разрушение тканей.
Хроническое воспаление
Хроническое воспаление может быть первичным и вторичным.
Если течение воспаления после острого периода приобретает затяжной характер, то оно обозначается как «вторично-хроническое».
Если воспаление изначально имеет вялое и длительное — течение, его называют «первично-хроническим».
Учитывая, что в очаге хронического воспаления находят большое количество мононуклеарных фагоцитов и лимфоцитов, хроническое воспаление обозначают как мононуклеарно--
Проявления хронического воспаления
Для хронического воспаления характерен ряд признаков: гранулёмы, капсула, некроз, преобладание моноцитарного и лимфоцитарного инфильтрата:
Формирование гранулём (например, при туберкулёзном, бруцеллёзном или сифилитическом воспалении).
Значительная инфильтрация очага воспаления различными видами лейкоцитов, но преимущественно моноцитами и лимфоцитами.
Образование фиброзной капсулы (например, при наличии в ткани инородного тела или отложении солей кальция).
Частое развитие некроза в центре очага хронического воспаления.
Протекает такое воспаление в течение многих лет и даже всей жизни пациента (например, у больных проказой, туберкулёзом, токсоплазмозом, хроническими формами пневмонии, гломерулонефрита, гепатита, ревматоидного артрита и др.).
Причины хронического воспаления
Причины хронического воспаления многообразны (рис.23).
Различные формы фагоцитарной недостаточности.
Длительный стресс и другие состояния, сопровождающиеся повышенной концентрацией в крови катехоламинов и глюкокортикоидов. Указанные группы гормонов подавляют процессы пролиферации, созревание и активность фагоцитов, потенцируют их разрушение.
62
Рис. 23. Основные причины хронического воспаления.
Повторное повреждение ткани или органа (например, лёгких компонентами пыли), сопровождающееся образованием чужеродных Аг и развитием иммунопатологических реакций.
Персистирующая инфекция и/или интоксикация (например, хроническая микробная и/или грибковая инфекция нередко сочетается с аллергическими реакциями).
Патогенное действие факторов иммунной аутоагрессии.
Признаки острого воспаления
Признаки острого воспаления и их основные причины подразделяют на местные и общие (системные).
Местные признаки острого воспаления
Местные признаки острого воспаления сформулированы ещё в античности. К ним отнесены rubor, tumor, dolor, calor, function laesa.
Rubor
Причины покраснения (лат. rubor):
артериальная гиперемия;
увеличение числа, а также расширение артериол и прекапилляров;
возрастание количества функционирующих капилляров, заполненных артериальной кровью;
«артериализация» венозной крови.
Tumor
Причины припухлости (лат. tumor):
увеличение кровенаполнения ткани в результате развития артериальной и венозной гиперемии;
увеличение лимфообразования (в связи с артериальной гиперемией);
развитие отёка ткани;
пролиферация в очаге воспаления.
Dolor
Причины боли (лат. dolor):
воздействие на рецепторы медиаторов воспаления (гистамина, серотонина, кининов, некоторых Пг);
высокая концентрация Н+, метаболитов (лактата, пирувата и др.);
деформация ткани при скоплении в ней воспалительного экссудата.
Calor
Причины повышения температуры (лат. calor) в зоне воспаления:
развитие артериальной гиперемии, сопровождающейся увеличением притока более тёплой крови;
повышение интенсивности обмена веществ, что сочетается с увеличением высвобождения тепловой энергии;
разобщение процессов окисления и фосфорилирования, обусловленное накоплением в очаге воспаления избытка ВЖК, Са2+ и других агентов.
Function laesa
Причины нарушения функции органа или ткани:
повреждающее действие флогогенного фактора;
развитие в ответ на это альтеративных процессов, сосудистых реакций и экссудации; нередко расстройство функции ограничивается лишь тем органом или тканью, где развивается воспаление, но может нарушаться и жизнедеятельность организма в целом, особенно если воспалительный процесс затрагивает такие органы, как мозг, сердце, печень, железы внутренней секреции, почки.
Системные изменения при остром воспалении.
Системные, общие изменения в организме представлены на рис.24.
Рис.24. Общие признаки острого воспаления.
Лейкоцитоз
Лейкоцитоз — увеличение количества лейкоцитов в определённом объёме крови и, как правило, в организме в целом.
Причины
Действие флогогенного агента, особенно если он относится к микроорганизмам.
Продукты, образующиеся и высвобождающиеся при повреждении собственных клеток активируют синтез непосредственных стимуляторов лейкопоэза — лейкопоэтинов и/или блокируют активность ингибиторов пролиферации лейкоцитов.
Значение
Лейкоцитоз играет защитную роль, поскольку лейкоциты:
участвуют в обнаружении, локализации и уничтожении флогогенного агента, а также собственных погибших и повреждённых клеток;
регулируют развитие воспаления в целом путём синтеза и высвобождения БАВ различных классов.
Оценка характера сдвигов количества лейкоцитов в лейкоцитарной формуле должна учитываться при диагностике воспалительных заболеваний, определении прогноза их развития, эффективности лечения.
Лихорадка
Основная причина лихорадки — образование избытка ИЛ-1 и ИЛ-6, оказывающих, помимо прочего, также и пирогенное действие.
Значение:
Развитие лихорадки при воспалении имеет адаптивную направленность. Умеренное повышение температуры тела:
препятствует размножению многих микроорганизмов,
снижает устойчивость их к Л С,
активирует иммунные реакции,
стимулирует метаболизм,
способствует повышению функции клеток ряда органов и тканей.
Чрезмерное повышение температуры тела может нарушать жизнедеятельность организма и снижать его резистентность.
Диспротеинемия
Причины диспротеинемии:
Увеличение в крови фракции глобулинов. Это связано с активацией гуморального звена иммунитета.
При воспалении, сочетающемся с интоксикацией или расстройством функций ССС, дыхательной, эндокринной и других систем, может нарушаться синтез альбуминов в печени с развитием дисбаланса альбуминов и глобулинов.
Ускорение СОЭ
Причины ускорения СОЭ
Диспротеинемия.
Изменение физико-химических параметров крови (развитие ацидоза, гиперкалиемии, увеличение уровня проагрегантов).
Активация процессов адгезии, агрегации и оседания эритроцитов.
Изменение гормонального статуса организма
Причины:
Активация симпатико-адреналовой системы.
Стимуляция комплекса гипоталамус-гипофиз-кора надпочечников.
Изменение функции желёз внутренней секреции.
Другие общие изменения в организме
При развитии воспаления наблюдаются и иные общие изменения в организме:
отклонения содержания в биологических жидкостях активности ферментов;
изменение содержания или активности компонентов свёртывающей, противосвёртывающей и фибринолитической систем;
аллергизация организма.
Таким образом, воспаление, являясь местным процессом, отражает общую, системную реакцию организма на действие флогогенного агента и его последствий.
Принципы терапии воспаления
При разработке схемы лечения воспаления базируются на этиотропном, патогенетическом, саногенетическом и симптоматическом принципах.
Этиотропная терапия
Этиотропный принцип лечения подразумевает устранение, прекращение, уменьшение силы и/или длительности действия на ткани и органы флогогенных факторов.
Примеры реализации этиотропного принципа:
Извлечение из тканей травмирующих инородных предметов.
Нейтрализация кислот, щелочей и других химических соединений, повреждающих ткани.
Уничтожение инфекционных агентов, вызывающих воспаление. В последнем случае применяют антимикробные, противопаразитарные и антигрибковые препараты различных групп (ИФН, антибиотики, сульфаниламиды, производные имидазола, триазола, многие другие группы ЛС).
Патогенетическая терапия
Патогенетический принцип лечения имеет целью блокирование механизма развития воспаления. При этом воздействия направлены на разрыв звеньев патогенеза воспаления, лежащих в основе главным образом процессов альтерации и экссудации.
Примеры:
Стимуляция развития артериальной гиперемии, процессов резорбции жидкости с помощью физиотерапевтических процедур.
Применение антигистаминных препаратов, иммуностимуляторов и имму-номодуляторов, активаторов эмиграции лейкоцитов, фагоцитоза, пролиферации клеток и др.
Саногенетическиая терапия
Саногенетический принцип терапии направлен на активацию общих и местных механизмов компенсации, регенерации, защиты, восстановления и устранения повреждений и изменений в тканях и клетках, вызванных флогогенным агентом, а также последствий его влияния. Например, стимуляция иммунных и пролиферативных реакций, развитие артериальной гиперемии, фагоцитоза и др.
Симптоматическая терапия
Воспаление характеризуется более или менее выраженными изменениями в различных тканях, органах и их физиологических системах. Оно, как правило, сопровождается неприятными и тягостными ощущениями, включая болевые, а также расстройствами жизнедеятельности организма в целом. В связи с этим проводится специальное лечение, направленное на предупреждение или устранение указанных симптомов (с этой целью применяют, например, болеутоляющие, анестезирующие ЛС, транквилизаторы, антистрессорные ЛС, вещества, способствующие нормализации функций органов и физиологических систем).
В ходе изучения этиопатогенеза воспалительного процесса, были сделаны следующие выводы:
1.Воспаление - это пример типового патологического процесса, сформировавшийся в процессе эволюции как защитно-приспособительная реакция организма на воздействие патогенных (флогогенных) факторов и проявившийся закономерно протекающими в организме достаточно стандартными изменениями местного и общего характера.
2.Компонентами воспаления, составляющими его патогенетическую основу, являются:
-альтерация (комплекс обменных, физико-химических и структурно -функциональных изменений);
-сосудистые реакции и изменения гемодинамики;
-экссудация (с развитием отека);
-фагоцитарная реакция;
-пролиферация (регенерация поврежденных тканей и инволюция рубца).
3. Местными признаками воспаления являются:
-покраснение;
-жар;
-опухоль;
-боль;
-нарушение функции воспаленного органа.
4. Общими признаками воспаления являются:
-изменение количества лейкоцитов в периферической крови (лейкоцитоз, лейкопения);
-лихорадка – повышение температуры тела под влиянием поступающих из очага воспаления пирогенных факторов, таких как липополисахариды, катионные белки, интерлейкин-1;
-изменение белкового «профили» крови. При остром воспалении в крови накапливаются белки острой фазы (БОФ) воспаления- церрулоллазмин, С- реактивный белок, гаптоглобулин, компоненты комплемента. Для хронического воспаления характерно увеличение в крови альфа - и гамма - глобулинов;
-изменение ферментного состава крови: увеличение активности трансаминаз;
-ускорение скорости оседания эритроцитов (СОЭ) из-за снижения отрицательного заряда эритроцитов, увеличения вязкости крови, агломерации эритроцитов;
-изменение гормонального спектра крови (увеличение содержания катехоламинов, кортикостероидов);
-аллергизация организма (увеличение титра антител, повышение сенсибилизированных лимфоцитов, развитие аллергических реакций).
5. Медиаторы воспаления - это комплекс физиологически активных веществ, опосредующих и пролонгирующих действие флогогенных факторов и первичной альтерации.
По происхождению выделяют клеточные и плазменные (гуморальные) медиаторы.
По своей природе медиаторы воспаления объединены в следующие группы:
-биогенные амины (гистамин, серотонин);
-активные полипептиды и белки (хинины, система сывороточных белков, ферменты, лейкоцитарные факторы белковой природы- катионные белки, интерлейкин-1, монокины, лимфокины);
-производные полиненасыщенных жирных кислот (простогландины, простациклины, тромбоксаны, лейкотриены, продукты перекисного окисления липидов).
Эффекты медиаторов воспаления:
-вазомоторные реакции;
-изменения свойств сосудистой стенки и клеточных мембран (проницаемость, адгезивность);
-опсонизация объектов фагоцитоза;
-хемоаттрактирующее действие;
-раздражение болевых рецепторов;
-стимуляция лейкопоэза;
-пирогенная активность;
-иммуномоделирующее действие;
-повышение свертываемости крови;
-митогенное действие;
-антитоксическое действие.
6. По характеру течения воспаление может быть острым и хроническим.
Острое воспаление протекает от нескольких дней до нескольких недель и характеризуется выраженной интенсивностью реакций и преобладанием альтернативных или сосудисто-экссудативных явлений.
Хроническое воспаление – это вялый, длительно текущий процесс с преобладанием, как правило, дистрофических или пролиферативных явлений.
8. Защитно - приспособительное значение воспаления заключается в:
-отграничении очага повреждения путем формирования так называемого «защитного вала» (прекращение оттока крови, лейкоцитарная инфильтрация);
-инактивации патогенного раздражителя и поврежденных тканей с помощью ферментов, фагоцитоза, антител, клеток-киллеров;
-дренировании очага повреждения и выведении из организма патогенных факторов, собственных поврежденных структурных элементов, токсических веществ;
-восстановлении поврежденной ткани;
-мобилизации защитных сил организма, специфического и неспецифического характера.
1. Волохин А.И. Патогенез острого воспаления. М., 1984.
2. Воспаление, иммунитет, гиперчувствительность М., 1975.
3. Внутренние болезни. В 10 книгах. Книга 1. Пер с англ. Под ред. Е. Браунвальда, К.Дж. Иссельбахера, Р.Г. Петерсдорфа и др. – М.: Медицина, 1993.
4. Ливицкий П.Ф. Патофизиология: Учебник: в 2 т. - 2-е изд., испр. и доп. - М.: ГЭОТАР-МЕД , 2003. -Т.1. - 752 с.
5. Маянский Д.Н. Хроническое воспаление. М. 1991.
6. Случанко Е.И. Общая патофизиология Учебное пособие :в 2 ч./Е.И.Случанко,И.М. Морозов,В.А.Балясная,О.К.
7. Поликар А.Воспалительные реакции и их динамика М.,1969.
8. Чернух А.М. Патогенез острого воспаления. М., 1984.
78