Патофизиология шока
 Скачать 122.07 Kb.
|
|
Глава 9 ВОСПАЛЕНИЕ 9.1. Этиологические факторы и общая характеристика воспаления Воспаление — это типовой патологический процесс, возникающий в ответ на действие разнообразных патогенных фактроров экзогенной или эндогенной природы, характеризующийся развитием стандартного комплекса сосудистых и тканевых изменений. Описание внешних признаков воспаления относится к I веку до н.э., когда Цельс обратил внимание на закономерность возникновения при воспалении таких признаков, как краснота (rubor), жар (calor), припухлость (tumor), боль (dolor). Гален указал на неизбежность нарушения функций при воспалении (functio laesa). Этиологические факторы, вызывающие воспаление, могут иметь инфекционную и неинфекционную природу, когда индукторами воспаления являются механические, физические, химические альтерирующие агенты. Воспалительный процесс может носить первичный характер и возникать в месте действия альтерирующего фактора. В ряде случаев возможно вторичное развитие воспаления при аутоинтоксикациях (почечная недостаточность, печеночная недостаточность, кетоацидоз) и при различных экзоинтоксикациях бактериальной и небактериальной природы. Септические инфекции характеризуются быстрой диссеминацией патогенных инфекционных факторов и развитием воспалительного процесса далеко за пределами первичной инокуляции возбудителя. Вторичные воспалительные процессы различной локализации могут сопутствовать анемиям различной этиологии, сердечной недостаточности, дыхательной недостаточности, сопровождающимся развитием гипоксических состояний, нарушением трофики и регенерации тканей. В ряде случаев воспаление имеет ятрогенную природу и может быть обусловлено применением лекарственных препаратов. Так, воспаление слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта нередко возникает на фоне применения аспирина, резерпина, бутадиона и стероидных гормонов. Развитие воспалительного процесса может быть следствием инфицирования организма патогенной микрофлорой, вирусами, простейшими, а также возникать на фоне активации условно-патогенной микрофлоры при снижении специфических иммунологических механизмов защиты и резистентности организма. В настоящее время важно учитывать значительные изменения в структуре возбудителей воспалительных гнойных процессов, осложняющих хирургические вмешательства, в частности тот факт, что на первое место выдвинулась проблема условно-патогенных возбудителей. Независимо от локализации воспалительного процесса и происхождения этиологического фактора в зоне острого воспаления всегда возникает стандартный комплекс сосудистых и тканевых изменений. 148 Реакция со стороны тканей на действие повреждающего фактора носит фазный характер и проявляется альтерацией, экссудацией и пролиферацией. Одновременно с тканевыми расстройствами возникает комплекс сосудистых изменений в виде кратковременного спазма, артериальной, венозной гиперемии и стаза. Интенсивность развития тех или иных фаз сосудистых и тканевых изменений в определенной мере зависит от реактивности организма и локализации воспалительного процесса. В случае нормальной реактивности организма возникает нормергическая воспалительная реакция, характеризующаяся адекватностью интенсивности развития воспаления силе воздействующего альтерирующего фактора. В случае пониженной реактивности (дети первых лет жизни, пожилые люди, лица, ослабленные предшествующими заболеваниями) имеет место гипоергическая воспалительная реакция, когда на фоне интенсивного альтерирующего воздействия возникает незначительное воспаление. У лиц с повышенной или качественно измененной иммунологической реактивностью возможно развитие бурных гиперергических воспалительных реакций в ответ на действие слабого альтерирующего фактора. Касаясь особенностей развития воспалительного процесса в зависимости от локализации его в различных тканях, необходимо отметить, что альтеративное воспаление характеризуется преобладанием дистрофических и некротических сдвигов и чаще всего наблюдается в паренхиматозных органах (миокард, печень, почки, скелетная мускулатура). Экссудативное воспаление характеризуется преобладанием реакции системы микроциркуляции, главным образом ее венулярного отдела, над процессами альтерации и пролиферации. При этом на первый план выступают интенсивная экссудация плазмы, ее растворимых низкомолекулярных компонентов, а также эмиграция лейкоцитов; экссудативное воспаление чаще развивается в серозных полостях в случаях возникновения плеврита, перикардита, артрита и др., реже — в паренхиматозных органах. Пролиферативное, или продуктивное воспаление характеризуется преобладанием размножения клеточных элементов пораженной ткани, а также интенсивной микро- или макрофагальной, лимфоцитарной инфильтрацией органа или ткани. Продуктивное воспаление протекает, как правило, длительно и носит хронический характер. Однако в ряде случаев оно может быть острым, например гранулематозное воспаление при брюшном и сыпном тифе, васкулитах различной этиологии. 9.2. Молекулярно-клеточные механизмы развития первичной и вторичной альтерации. Классификация медиаторов воспаления. Характеристика их биологического действия Как указывалось выше, в качестве повреждающих агентов наиболее часто выступают микроорганизмы, их эндо- и экзотоксины, различные ферменты патогенности бактерий, компоненты бактериальной клеточной стенки (липополисахариды, пептидогликаны, тейхоевые кислоты), а также механическая, химическая травма, состояние ишемии, гипоксии. 149 Значение разнообразных этиологических факторов воспаления сводится, в основном, к индукции первой фазы тканевых изменений — фазы повреждения или альтерации. Интенсивность и длительность альтерации определяют характер всех последующих сосудисто-тканевых расстройств — экссудации и пролиферации, а также нарушений регионарного кровотока и микроциркуляции в виде спазма, артериальной, венозной гиперемии и стаза. Альтерация — первая фаза тканевых изменений, характеризуется нарушением структуры и функции биологических мембран, трофики и обмена веществ в тканях. Различают биохимическую и морфологическую фазы альтерации. Однако для начала развития воспаления играет важную роль выраженность биохимических изменений в зоне повреждения тканей, в частности интенсивность образования вазоактивных и хемотаксических веществ, определяющих стереотипный характер сосудистых и тканевых изменений. По времени развития выделяют первичную и вторичную альтерацию. Первичная альтерация развивается в зоне действия патогенного фактора и характеризуется повреждением клеточных элементов ткани с последующим освобождением биологически активных веществ (БАВ), лизосомальных гидролитических ферментов, высокоактивных продуктов протеолиза (кининов) и липолиза (лейкотриенов и простагландинов), а также активацией комплемента. Диффузия вышеуказанных субстанций за пределы зоны первичной альтерации сопровождается развитием вторичной альтерации. Действие БАВ, ионов водорода и гидролаз приводит к нарушениям обмена веществ, расстройствам кровообращения и лимфообращения в очаге воспаления. Медиаторы биохимической фазы альтерации в зависимости от их происхождения принято делить на гуморальные и клеточные. В свою очередь, клеточные медиаторы подразделяются на существующие и вновь образованные на фоне воздействия альтерирующего фактора. К гуморальным медиаторам относят кинины, активные компоненты комплемента (С5а, С3а, С3b, комплекс С5а- С9а,С5а des Arg), а также факторы систем гемостаза и фибринолиза. К числу клеточных существующих медиаторов относят вазоактивные амины (гистамин, серотонин), лизосомальные ферменты, неферментные катионные белки, нейропептиды (вещество Р, кальцитонин-ген-связанный пептид, нейрокинин). Вновь образующиеся в зоне альтерации медиаторы клеточного происхождения представлены метаболитами арахидоновой кислоты (простагландины, тромбоксаны, лейкотриены), цитокинами, ферментами, а также активными метаболитами кислорода (гидроксил, супероксидный анион-радикал, пергидроксил, Н2О2, синглетный молекулярный кислород). Касаясь динамики освобождения медиаторов воспаления в зоне альтерации, следует отметить инициирующую роль гистамина, нейро- и липидомедиаторов. Показано, что в первые секунды после повреждения сенсорные пептидергические волокна, участвующие в ноцицепции, выделяют особые сенсорные нейропептиды: субстанцию Р, пептид гена, родственного кальцитонину, и пептид протеинового гена. Указанные нейромедиаторы вызывают выраженную вазодилатацию, а также 150 индуцируют экспрессию молекул межклеточной адгезии на поверхности лейкоцитов и эндотелиальных клеток, стимулируя тем самым эмиграцию лейкоцитов. Пептид гена, родственного кальцитонину, стимулирует пролиферацию эндотелиальных клеток, а субстанция Р индуцирует выработку фактора некроза опухоли (ФНО) в макрофагах. Кроме того, сенсорные нейропептиды стимулируют продукцию макрофагами цитокинов, влияют на иммуногенез, модулируют пролиферацию Т-лимфоцитов. Вслед за мгновенным воздействием сенсорных нейропептидов в течение следующих минут важная роль в развитии альтерации и сосудистых изменений отводится медиаторам липидного происхождения. Спектр липидных медиаторов зависит от ферментного пути превращения арахидоновой кислоты — циклоксигеназного или липоксигеназного. При циклоксигеназном пути образуются простаноиды: ПГ, простациклины и тромбоксаны. При липоксигеназном пути превращения арахидоновой кислоты образуются эйкозаноиды: лейкотриены, перекиси и гидроперекиси жирных кислот. Касаясь значимости указанных липидных медиаторов в патогенезе воспаления, следует отметить, что ПГ выступают в роли синергистов гистамина и кининов. Они повышают сосудистую проницаемость, сенсибилизируют сенсорные пептидергические нервные волокна, что способствует появлению боли в очаге воспаления, а также участвуют в развитии сосудистых реакций под влиянием нейромедиаторов. Образующиеся в зоне альтерации простациклины и тромбоксаны влияют на сосудистую стенку и агрегацию тромбоцитов. Лейкотриены являются хемотаксическими агентами и способствуют миграции нейтрофилов в зону воспаления. Важная роль в развитии сосудистых и тканевых изменений отводится фосфолипидному ФАТ — фактору активации тромбоцитов. В зоне альтерации в избытке накапливаются эндогенные оксиданты: гипохлорит и хлорамин, вызывающие ретракцию цитоскелета эндотелиальных клеток и тем самым обеспечивающих повышение проницаемости сосудистой стенки и облегчающих эмиграцию лейкоцитов. Важнейшими медиаторами воспаления являются биогенные амины, а также медиаторы полиморфноядерных лейкоцитов, моноцитов, лимфоцитов. Ниже приведена более детальная характеристика отдельных медиаторов воспаления Ряд медиаторов ПЯЛ вырабатывается не только этими клетками, но и моноцитами, лаброцитами, эндотелиальными клетками. К числу таких медиаторов относятся ФАТ и фактор хемотаксиса эозинофилов (ФХЭ). ФАТ представляет собой производное фосфорил холина, стимулирует освобождение серотонина из тромбоцитов, гистамина из лаброцитов, гидролитических ферментов из лизосом ПЯЛ, активирует в них процессы свободнорадикального окисления, образование активных форм кислорода. ФХЭ высвобождается из полиморфноядерных лейкоцитов, лаброцитов и базофилов, является вазоактивным соединением, стимулирует эмиграцию и скопление эозинофилов в очаге воспаления, индуцированного аллергенами. 151 В очаге воспаления ПЯЛ выделяют так называемые гранулоцитарные факторы — катионные белки, нейтральные и кислые протеазы. Катионные белки содержатся в азурофильных и специфических гранулах нейтрофилов, обеспечивают высокую бактерицидность в синергическом взаимодействии с системой миелопероксидаза — перекись водорода. Воздействуя на сосуды микроциркуляторного русла, катионные белки повышают их проницаемость, они также стимулируют хемотаксис моноцитов, ингибируют миграцию гранулоцитов. Указанные эффекты могут быть прямыми или опосредованными через стимуляцию освобождения гистамина. Катионные белки обладают свойствами эндогенных пирогенов. Такие нейтральные протеазы, как эластаза и коллагеназа, продуцируемые в зону острого воспалительного процесса, вызывают деструкцию волокон базальной мембраны сосудов и повышение их проницаемости, обусловливают дезинтеграцию волокнистых структур межуточной соединительной ткани. Кислые протеазы лейкоцитов проявляют свою активность в условиях ацидоза, воздействуют на мембраны собственных клеток макроорганизма, а также на инфекционных возбудителей воспаления. Монокины — клеточные медиаторы воспаления, которые образуются моноцитами/макрофагами на фоне антигенной стимуляции, а некоторые монокины могут продуцироваться другими клетками — лимфоцитами, гепатоцитами, глиальными клетками и др. В настоящее время известно более 100 биологически активных веществ, секретируемых моноцитами/макрофагами, классификация которых приведена ниже: 1) протеазы: активатор плазминогена, коллагеназа, эластаза, ангиотензин- конвертаза; 2) медиаторы воспаления и иммуномодуляции:ФНО, ИЛ-1, ИЛ-3, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10, ИЛ-12, ИЛ-15, ИФН, лизоцим, фактор активации нейтрофилов, компоненты комплемента; 3) факторы роста: КСФ-ГМ, КСФ-Г, КСФ-М, фактор роста фибробластов, трансформирующий фактор роста; 4) факторы свертывающей системы и ингибиторы фибринолиза: V,VII, IX, X, ингибиторы плазминогена, ингибиторы плазмина; 5) адгезивные вещества: фибронектин, тромбоспондин, протеогликаны. Лимфокины — это биологически активные вещества, которые продуцируются сенсибилизированными лимфоцитами при специфической антигенной стимуляции. Следует отметить, что часть цитокинов (ИЛ-2, ИЛ-3, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-10 и др.) могут продуцироваться лимфоцитами, а также клетками моноцитарномакрофагальной системы. В связи с этим они могут быть отнесены как к группе лимфокинов, так и к группе монокинов. Лимфокины проявляют многообразную биологическую активность. Было предложено разделить биологически активные вещества, продуцируемые лимфоцитами на 8 групп, которые представлены ниже: 1) факторы, влияющие на лимфоциты (фактор переноса; митогенный или бластогенный фактор); 152 2) Факторы, влияющие на макрофаги (фактор, ингибирующий миграцию макрофагов; фактор, активирующий макрофаги; фактор, агрегирующий макрофаги); 3) цитотоксические факторы (лимфотоксин; фактор, тормозящий пролиферацию клеток в культуре; фактор, ингибирующий стволовые гемопоэтические клетки; фактор, тормозящий синтез ДНК); 4) хемотаксические факторы (фактор, вызывающий хемотаксис макрофагов; фактор хемотаксиса нейтрофилов; фактор хемотаксиса лимфоцитов); 5) антивирусные и антимикробные факторы (интерферон; факторы, влияющие на рост кишечной палочки и микобактерий туберкулеза); 6) факторы, активирующие пролиферативные процессы (усиливающие образование колоний гранулоцитами и макрофагами; усиливающие пролиферацию макрофагов); 7) факторы, стимулирующие Т- и В-лимфоциты; 8) факторы, ингибирующие и активирующие синтез антител. Представленная выше классификация достаточно детально отражает биологическую значимость различных групп лимфокинов, продуцируемых на фоне развития воспалительного процесса инфекционно-аллергической природы. В то же время была предложена упрощенная классификация лимфокинов, согласно которой выделяют три основные группы: лимфотоксины; факторы бласттрансформации, или митогенные факторы; факторы, изменяющие течение иммунных реакций. 1. Лимфотоксины — вещества белковой природы, обладают свойствами цитотоксинов, вызывают лизис клеток мишеней. Цитотоксическое действие лимфотоксинов неспецифично, под его влиянием могут повреждаться не только те клетки, которые вызвали его образование, но и интактные клетки. Лимфотоксин повреждает лимфоциты, фибробласты, макрофаги, эритроциты и др. клетки. 2. Факторы бласттрансформации, или митогенные факторы, обеспечивают пролиферацию и созревание иммуноцитов при действии на них соответствующего антигенного стимула. Из группы этих медиаторов наибольшее значение имеют интерлейкины (ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-3 и др.) Метаболиты арахидоновой кислоты являются центральным медиаторным звеном воспаления. К числу липидных медиаторов, образующихся в зоне альтерации из фосфолипидов поврежденных клеточных мембран, относятся простагландины (ПГ), простациклины, тромбоксаны, лейкотриены (ЛТ), перекиси жирных кислот и ФАТ. Следует отметить, что при циклоксигеназном пути превращения жирных кислот образуются простаноиды: простагландины, простациклины и тромбоксаны. ПГ действуют как синергисты других медиаторов воспаления — гистамина и серотонина. Преобладающим ПГ в зоне воспаления является ПГЕ2. При липоксигеназном пути образуются эйкозаноиды: лейкотриены, перекиси и гидроперекиси жирных кислот. Тромбоксаны — биологически активные вещества, образующиеся в процессе последовательного превращения арахидоновой кислоты в ПГG2, а затем при участии тромбоксансинтетазы в тромбоксан А2. Основной источник образования тромбоксана — тромбоциты. Под влиянием тромбоксана А2 в просвете микрососудов зоны острого воспаления происходит агрегация тромбоцитов, опосредуемая 153 торможением активности аденилатциклазы. Одновременно тромбоксан вызывает сокращение гладкомышечных элементов стенок микрососудов. Биологический смысл продукции тромбоксана при воспалении заключается в отграничении зоны альтерации как очага инфекции от окружающих тканей за счет спазма сосудов микроциркуляции и формирования тромбов. Лейкотриены (ЛТ) синтезируются из арахидоновой кислоты в мембранах клеток под влиянием фермента липоксигеназы. В процессе окисления арахидоновой кислоты в положении С5 образуется промежуточное соединение лейкотриен А4 (ЛТА4). При удалении из состава ЛТА4 γ-глутаминового остатка образуется ЛТD4, который при отщеплении глицина переходит в ЛТЕ4. Лейкотриены С4, D4, Е4 и фактор активации тромбоцитов составляют медленно реагирующую субстанцию анафилаксии. Кислородные радикалы. К числу активных метаболитов кислорода, образуемых в зоне воспаления, относятся свободные радикалы, в частности супероксидный анион-радикал, гидроксильный радикал, пергидроксил. Эти формы кислорода образуются главным образом в митохондриях и микросомах клеток. Характерным для радикалов кислорода является их высокая реактогенность вследствие наличия на их внешней орбитали одного или нескольких непарных электронов. Источниками свободных радикалов в зоне воспаления служат: дыхательный взрыв фагоцитов при их стимуляции, каскад арахидоновой кислоты, ферментные процессы в эндоплазматическом ретикулуме и пероксисомах, митохондриях, цитозоле, а также самоокисление катехоламинов, лейкофлавинов, гидрохинонов. Свободные радикалы взаимодействуют с различными субстратами клеток, особенно с липидными компонентами биологических мембран с образованием эндоперекисей. Перекисное окисление липидов имеет место и в нормальных тканях, однако в очаге воспаления свободнорадикальные процессы значительно активируются. При остром воспалении свободные радикалы вызывают разрушение межклеточного матрикса, оказывают повреждающее действие на фибробласты, в то же время они могут оказывать стимулирующее влияние на процессы пролиферации. К числу факторов антиоксидантной защиты тканей относятся ферменты: каталаза, супероксиддисмутаза, глутатионпероксидаза, а также витамин К, α-токоферол, метионин и др. Оксид азота (NO) — так называемый эндотелиальный расслабляющий фактор, синтезируется из L-аргинина клетками млекопитающих при участии NO-синтетазы эндотелия сосудов, макрофагов, неадренергически-нехолинергическими нейронами, иннервирующими как сосудистую, так и внесосудистую гладкую мускулатуру. NO является мощным вазодилятатором, ингибитором агрегации тромбоцитов, нейротрансмиттером неадренергически-нехолинергических нейронов, вызывающих релаксацию гладкой мускулатуры ряда органов и тканей, в частности половых органов. Стимуляторами активности NO-синтетазы в зоне воспаления могут быть ацетилхолин, гистамин, серотонин, ИЛ-1,ФНО, полисахариды, эндотоксины. Чрезмерное освобождение NO в системный кровоток при различных формах патологии, в том числе и воспалительной природы, приводит к развитию глубокой гипотонии за счет дилятации сосудов. 154 Ферменты в зоне воспаления в основном имеют лизосомальное происхождение, источником их являются нейтрофилы, моноциты, в меньшей степени — другие поврежденные клетки. Главными компонентами лизосом у человека являются нейтральные протеиназы — эластаза, коллагеназа, катепсин G, содержащиеся в первичных азурофильных гранулах нейтрофилов. Лизосомальные ферменты вызывают повышение проницаемости сосудов за счет лизиса субэндотелиального матрикса, истончения и фрагментации эндотелиальных клеток. Они вызывают разрушение и разрыхление соединительнотканного межклеточного вещества. Лизосомальные ферменты являются важнейшими модуляторами образования хемотаксических веществ и лейкоцитарной инфильтрации зоны воспаления. Эластаза и катепсин G могут выступать в роли опсонизирующих факторов. Лизосомальные ферменты обеспечивают активацию системы комплемента, каллекреин-кининовую систему, процессы свертывания крови и фибринолиза, а также участвуют в высвобождении цитокинов и лимфокинов. На поздних стадиях воспаления благодаря ферментам происходит очищение очага воспаления от погибших клеток и тканей. Медиаторы воспаления гуморального происхождения Важнейшим источником медиаторов воспаления являются системы комплемента, кининов, гемостаза и фибринолиза. Кинины. Включение кининов в развитие воспаления означает начало второго каскада реакций, обусловленных активацией плазменных и клеточных протеолитических ферментов. Как известно, источником образования кининов в крови и тканях является α2глобулин — кининоген. Расщепление кининогена под влиянием калликреина-1 или калликреина-2 (соответственно плазменного или тканевого калликреинов) сопровождается образованием высокоактивных пептидов: брадикинина —нонапептида, присутствующего в плазме крови, и декапептида-калликреина, преобладающего в тканевой жидкости. Плазменный и тканевой калликреины в обычном состоянии неактивны и существуют в форме прекалликреинов. Важнейшим активатором прекалликреинов является XII плазменный фактор свертывания крови, или фактор Хагемана. Активация его происходит при повреждении эндотелия сосудов, обнажении коллагена в зоне альтерации под влиянием разнообразных неспецифических патогенных факторов физической, химической, бактериально-токсической и иммуноаллергической природы. Следует отметить, что калликреины также могут выступать в роли активаторов фактора Хагемана, обеспечивая стабильную активацию кининовой системы в зоне альтерации. Активаторами системы кининов в тканях являются гистамин, протеазы, катионные белки. Свойствами медиаторов воспаления обладают не только кинины, но и калликреины. Так, калликреины вызывают агрегацию форменных элементов крови, выступают в роли хемотаксических веществ. Система комплемента — сложная система, включающая около 20 белковых компонентов плазмы и интерстиция. В сыворотке крови преимущественно содержится фракция С3. Являясь полифункциональной системой, комплемент тесно связан с активностью систем гемостаза, фибринолиза, а также иммунологическими механизмами защиты. 155 9.3. Роль медиаторов воспаления в дестабилизации биологических мембран С точки зрения патоморфологии в зоне воспаления возникают или явления некроза, или явления дистрофии — вакуольной, белковой, жировой. Всем клеточным элементам в зоне альтерации прежде всего будет свойственно повреждение биологических мембран, в частности цитоплазматических, лизосомальных, митохондриальных, ядерных и др. Дестабилизация биологических мембран обусловлена действием комплекса патогенных факторов: бактериальных токсинов, БАВ, лизосомальных ферментов, избыточных концентраций ионов водорода, активных форм кислорода и др., приводящих к усилению процессов свободнорадикального окисления, каналообразования и увеличению проницаемости клеточных мембран. Дестабилизация цитоплазматических мембран сопровождается нарушением пассивной диффузии ионов по ионселективным каналам и их активного энергозависимого транспорта, что обусловливает изменение уровня поляризации клеток и, соответственно, нарушение их функциональной активности. В центре очага воспаления в зоне некроза возникают стойкая деполяризация клеточной мембраны, невозможность реполяризации, отсутствие функциональной активности клеток и болевой чувствительности. По периферии зоны воспаления частично сохранена активность энергозависимого транспорта ионов Nа, К, Са в клеточных мембранах, в меньшей степени изменена пассивная диффузия по ионселективным каналам, что обусловливает в целом развитие частичной деполяризации клеток, повышение их возбудимости и болевой чувствительности. Повышение проницаемости лизосомальных мембран приводит к выходу лизосомальных ферментов в цитоплазму клеток и активации процессов внутриклеточного аутолиза или выходу ферментов через поврежденную цитоплазматическую мембрану в окружающую среду и развитию вторичной альтерации. Активирование лизосомальных липаз и фосфогидролаз в зоне альтерации сопровождается отщеплением полиненасыщенных жирных кислот (арахидоновой и линоленовой) от фосфолипидов, в частности от лецитина цитоплазматических мембран с последующим усилением синтеза простагландинов и лейкотриенов. Как известно, в эндотелии сосудов имеется фермент простациклинсинтетаза, превращающий эндоперекись-простагландин G2 в простациклин, препятствующий агрегации тромбоцитов и тромбообразованию в нормальных неповрежденных сосудах. При повреждении эндотелия в зоне альтерации возникает недостаточность активности простациклинсинтетазы и усиливается трансформация простагландина G2 в тромбоксан А2 под влиянием тромбоксансинтетазы тромбоцитов. Избыточное образование тромбоксана сопровождается развитием спазма сосудов, усилением агрегации тромбоцитов и развитием тромбообразования. Повышенное образование в зоне альтерации полиненасыщенных жирных кислот приводит к субстратной активации фермента липоксигеназы, обеспечивающей усиленное образование лейкотриенов (А, В, С, D, Е) в зоне воспаления. Указанные биологически активные соединения обладают выраженным вазогенным действием подобно гистамину, серотонину, кининам, простагландинам. 156 Появление активированных лизосомальных протеаз, эластаз, коллагеназ во внеклеточной среде в зоне альтерации приводит к распаду соединительной ткани, органоспецифических клеточных элементов, десквамации эндотелия сосудов и повреждению более глубоких слоев сосудистой стенки. Обращает на себя внимание тот факт, что в зоне десквамации эндотелия и обнажения подлежащих коллагеновых волокон сосудов возникает каскад реакций активации различных протеолитических ферментов, калликреин-кининовой системы, активация тромбоцитарного и коагуляционного гемостаза, фибринолиза. Повреждение эндотелия в зоне альтерации индуцирует и развитие реакций адаптации, в частности превращение плазминогена в плазмин с последующим усилением фибринолиза, обеспечивающего лизис тромбов и нормализацию кровообращения в зоне воспаления. Что касается влияния лизосомальных ферментов на функциональную и метаболическую активность клеточных ядер, необходимо отметить следующие закономерности: на фоне действия слабых или умеренных по силе альтерирующих факторов возникает лимитированная активация лизосомальных ферментов, что сопровождается усилением процессов фосфорилирования, карбоксилирования, ацетилирования основных ядерных белков — гистонов, ослаблением прочности их связи с молекулой ДНК, дерепрессией генома клеток и повышением активности ДНК. Последнее обусловливает усиление процессов репликации, транскрипции и трансляции в клетках, создает основу для развития пролиферации и регенерации. Под действием грубых альтерирующих факторов возникают тотальная активация лизосомальных ферментов, избыточное освобождение в цитоплазму клеток рибонуклеаз, дезоксирибонуклеаз, вызывающих развитие явлений аутолиза цитоплазмы, двунитчатые разрывы ДНК, в связи с чем становится невозможной репарация клеток, прогрессируют процессы альтерации и некроза. В зоне альтерации происходят характерные изменения структуры и функции митохондрий различных клеточных элементов, причем, наиболее часто структурные изменения митохондрий проявляются в виде конденсации, набухания, появления митохондриальных включений, а также в виде изменения формы, числа митохондрий, размеров митохондриальных крист. Структурные изменения митохондрий, как правило, сопровождаются функциональными изменениями — разобщением процессов дыхания и окислительного фосфорилирования, возникновением дефицита АТФ и подавлением всех энергозависимых реакций в клетках. Дестабилизация мембран эндоплазматической сети органоспецифических и соединительнотканных элементов также сопровождается типовыми изменениями функций указанной внутриклеточной структуры — нарушением процессов синтеза, накопления и внутриклеточного транспорта белков, липидов, углеводов, сдвигами внутриклеточного баланса ионов кальция, поскольку в мембранах эндоплазматической сети находится ферментная система Са-АТФазы, обеспечивающей энергозависимый транспорт кальция из цитоплазмы клеток. В целом исход альтерации зависит от силы и природы патогенного фактора, реактивности структур, на которые он действует, и от реактивности организма. Повреждение ткани и воспалительный процесс в одном случае могут носить обратимый характер, а в другом случае необратимый. Проявлением альтерации являются дистрофия, некроз и атрофия клеток и ткани в целом. 157 Дистрофия — это патологический процесс, характеризующийся нарушением трофики клеточных структур, в результате чего в тканях развиваются морфологические изменения, нарушение метаболизма и функции данной ткани или органа. При быстром устранении альтерирующего фактора и благоприятном течении болезни дистрофия может носить обратимый характер. Некроз — это гибель отдельных клеток, участка ткани или целого органа в живом организме. Некроз является необратимым процессом, характеризующимся полной утратой всех функций, свойственных клеткам. Исход некроза может быть благоприятным, когда некротизированный участок прорастает соединительной тканью и организуется. Неблагоприятный исход некроза — гнойное расплавление тканей и всасывание токсических продуктов аутолиза в кровь. В этом случае развиваются интоксикация, лихорадка, нарушение гомеостаза, функций сердечнососудистой, дыхательной, нервной систем и др. Некроз жизненно важных органов очень часто приводит к неблагоприятному исходу. Атрофия — это уменьшение размеров клеток, тканей и органов с ослаблением их функции. Атрофия может носить общий характер (раковая кахексия, алиментарное истощение) и местный. В очаге хронического воспаления развивается местная атрофия, она развивается на стадии венозной гиперемии и связана со сдавлением ткани воспалительной жидкостью. Кроме этого механизма развития, атрофия в зоне воспаления может носить и нейрогенный характер. Если атрофические процессы выражены умеренно, причина воспаления быстро устраняется, то структура и функция клеток восстанавливаются. 9.4. Значение соединительнотканных элементов, эндотелиальных клеток и клеточных элементов крови в механизмах развития воспаления Чрезвычайно важна роль соединительнотканных элементов в развитии воспалительного процесса. Иногда воспаление отождествляют с реакцией гистиона — структурной единицы соединительной ткани на действие альтерирующего фактора. Как известно, соединительная ткань состоит из клеток, волокон и основного вещества. Специфическими фиксированными клетками являются фибробласты и ретикулярные клетки, которые продуцируют и секретируют коллаген, проэластин, ретикулин, гликопротеиды, мукополисахариды, а также белковые компоненты микрофибрилл, входящих в состав эластических волокон. Основными клетками соединительной ткани являются фибробласты. В ответ на действие альтерирующего фактора возникают, как правило, явления пролиферации фибробластов, усиление их функциональной активности, сопровождающееся формированием фибробластического барьера и инкапсулированием очага воспаления. Экстрацеллюлярная соединительная ткань включает и форменные элементы белой крови — гранулоциты, моноциты и лимфоциты, количество и функциональная активность которых заметно возрастают по мере усиления эмиграции лейкоцитов в фазе венозной гиперемии в очаг воспаления. 158 Исключительно важную роль в развитии альтерации и сосудистых изменений в зоне воспаления играют тучные клетки, или лаброциты. Лаброциты наиболее часто локализуются около мелких сосудов, под эпителием и вблизи желез кожи, слизистых и серозных оболочек, в капсуле и трабекулах паренхиматозных органов, в лимфоидных органах, перитонеальной жидкости. Лаброциты называют также тканевыми базофилами, так как у этих двух типов клеток общее происхождение. При этом базофильные лейкоциты созревают в костном мозге, а лаброциты — в местах своей окончательной локализации под влиянием микроокружения и ИЛ-3. Характерными особенностями лаброцитов являются наличие в цитоплазме обильной метахроматической зернистости, а также способность вырабатывать, депонировать и секретировать биологически активные вещества. В гранулах лаброцитов обнаружены гепарин, гистамин, серотонин, допамин, хондроитинсульфаты, гиалуроновая кислота, гликопротеиды, фосфолипиды, хемотаксические факторы и фактор активации тромбоцитов. В состав гранул лаброцитов входят ферменты — липаза, эстераза, триптаза, активирующая кининоген, ферменты цикла Кребса, анаэробного гликолиза и пентозного цикла. В зоне воспаления происходят активная дегрануляция лаброцитов и освобождение в окружающую среду разнообразных БАВ, содержащихся в гранулах. В регуляции воспалительного процесса (особенно аллергического), наряду с лаброцитами и базофилами, значительная роль принадлежит эозинофильным лейкоцитам, которые накапливаются в очаге воспаления благодаря наличию там эозинофильных хемотаксических факторов. В гранулах эозинофильных лейкоцитов содержатся ферменты, регулирующие развитие анафилактических реакций: арилсульфатаза, участвующая в инактивации медленно реагирующей субстанции анафилаксии; фосфолипаза, обеспечивающая инактивацию фактора активирующего тромбоциты; коллагеназа, воздействующая на 1-й и 3-й типы коллагена легочной ткани; гистаминаза, инактивирующая гистамин. Как указывалось выше, экстрацеллюлярная соединительная ткань различных органов содержит определенное количество макрофагов, относящихся к системе мононуклеарных фагоцитов. В очагах острого и хронического воспаления отмечаются интенсивная миграция моноцитов крови в поврежденную ткань и быстрая их трансформация в зрелые воспалительные и экссудативные макрофаги. В первые часы после альтерации в зоне воспаления преобладают экссудативные макрофаги. Зрелые макрофаги секретируют большое количество (более 100) растворимых биологически активных веществ — монокинов. К секреторным продуктам макрофагов относятся различные ферменты (коллагеназа, эластаза, нейтральная протеиназа, активатор плазминогена, кислая фосфатаза, катепсины, рибонуклеазы, эстеразы и др.); ингибиторы ферментов (ингибитор плазмина, α-1-антитрипсин); лизоцим; пропердин; ФНО, окислительные метаболиты (супероксид, перекись водорода и др.); оксид азота; эндогенные пирогены; производные арахидоновой кислоты; факторы, обладающие выраженной опсониновой активностью (фибронектин); цАМФ; белок, связывающий витамин В12. Моноциты-макрофаги играют главную роль в запуске иммунного ответа, обеспечивая презентацию антигена, продуцируя факторы, стимулирующие пролиферацию Т- и В-лимфоцитов и секрецию иммуноглобулинов зрелыми В-лимфоцитами. 159 Роль макрофагов в очаге воспаления заключается также в отграничении очага воспаления, особенно гнойного, и регуляции процессов пролиферации и регенерации поврежденной ткани. В очаге хронического воспаления тканевые макрофаги трансформируются в эпителиоидные и гигантские многоядерные клетки, которые выполняют преимущественно секреторную функцию. Эпителиоидные клетки играют регуляторную функцию при образовании гранулем. Экстрацеллюлярная соединительная ткань содержит также лимфоциты и нейтрофильные лейкоциты, количество которых в соединительной ткани возрастает в процессе альтерации и развития воспаления. Нейтрофилы и лимфоциты являются источником биологически активных веществ, участвующих как в реакциях повреждения тканей и микробных агентов, так и в реакциях защиты и отграничения очага воспаления. Лимфоциты, как известно, являются чрезвычайно гетерогенной популяцией клеток. Общеизвестно наличие так называемых В-лимфоцитов и Т-лимфоцитов. В-лимфоциты обеспечивают развитие специфических иммунологических механизмов защиты, аллергических реакций гуморального типа в случае индукции воспалительного процесса различными антигенами бактериально-токсической и неинфекционной природы. Т-лимфоциты представлены несколькими функционально различающимися субпопуляциями, которые содержат на клеточной мембране маркер CD3. В зависимости от функциональной значимости выделяют субпопуляцию Т-хелперов, на мембране которых экспрессирована молекула CD4. В то же время в последние годы выделяют несколько субпопуляций Т-хелперов: Т-хелперы-0, Т-хелперы-1, Т-хелперы-2, Т-хелперы-3, отличающихся по характеру продукции тех или иных цитокинов. Т-лимфоциты с фенотипом CD8, называемые ранее Т-супрессорами, предназначены для дифференцировки в цитотоксические лимфоциты на фоне антигенной стимуляции. Резюмируя вышеизложенное в целом, следует заключить, что появление в зоне воспаления вышеуказанных медиаторов клеточного и гуморального происхождения в высокоактивной форме сопровождается комплексом биологических эффектов, в частности развитием сосудистых изменений в зоне альтерации. Важная роль в развитии острого воспалительного процесса отводится эндотелиальным клеткам. Повреждение эндотелиальных клеток сопровождается каскадом реакций, обеспечивающих активацию калликреин-кининовой системы, внутреннего механизма формирования протромбиназной активности, системы фибринолиза, комплемента, а также нарушением комплекса функций, выполняемых эндотелиальными клетками в норме. Как известно, эндотелиальные клетки являются важнейшими регуляторами сосудистого тонуса, причем эндотелиальные модуляторы могут образовываться в ответ на гипоксию, резкое напряжение сосудов, воздействие гуморальных факторов — гормонов, активных пептидов. Эндотелиальные модуляторы сосудистого тонуса делятся на две группы: 1. Вазодилатирующие (оксид азота, простациклин, недифференцированный гиперполяризующий фактор). 160 2. Сосудосуживающие (эндотелин, тромбоксан А2 и простациклин Н2). В последние годы особенно важная роль в регуляции сосудистого тонуса в норме и патологии отводится оксиду азота (NO), являющимся не только мощным вазодилятатором, но и ингибитором агрегации тромбоцитов. Следует отметить, что реализация вазодилатирующего эффекта таких медиаторов воспаления, как гистамин, серотонин, кинины, в определенной мере осуществляется при участии оксида азота. Расслабляющее действие NО на гладкомышечные элементы сосудов происходит за счет увеличения образования цГМФ, быстро снижающего внутриклеточный уровень свободного Са и инактивирующего миозинкиназу. В нормальных условиях эндотелиальные клетки поддерживают тромборезистентность поверхности за счет выработки разнообразных антикоагулянтов и антиагрегантов (гепариноподобные протеингликаны, тромбомодулинзависимый белок С, простациклин, оксид азота) и фибринолитических соединений (активаторы плазминогена тканевого и урокиназного типа). Сосудистый эндотелий постоянно синтезирует вещества, индуцирующие гемостаз, такие, как фактор Виллебранда и ингибитор активатора плазминогена. В зоне альтерации поврежденные эндотелиальные клетки могут продуцировать дополнительные прокоагулянтные факторы, в частности тканевый тромбопластин. 9.5. Общая характеристика и механизмы развития сосудистых реакций в очаге острого воспаления Как известно, |