учебник по патфизу. Учебник для слушателей и курсантов военномедицинской академии и военномедицинских институтов под редакцией проф. В. Ю. Шанина
 Скачать 4.96 Mb.
|
|
Глава 6. ВОСПАЛЕНИЕ Определение и биологическое значение воспаления Воспаление - это системная защитная реакция уничтожения и элиминации всего чужеродного, которая достигает своей биологической цели в основном посредством:
Под чужеродным в данном контексте следует понимать не только микроорганизмы и инородные частицы, попавшие во внутреннюю среду, но и свои переродившиеся или некробиотически измененные клетки. Подвергшиеся цитолизу клетки приобретают свойство антигенной стимуляции системы иммунитета, высвобождая антигены для взаимодействия с системой иммунитета, в том числе фрагменты клеточных мембран. Изменение строения наружной клеточной мембраны некробиотически измененных клеток обуславливает активацию на них системы комплемента по альтернативному пути. Активация системы комплемента вызывает воспаление. Переродившиеся малигнизированные клетки при взаимодействии с системой иммунитета вызывают ее антигенную стимуляцию. При этом на их клеточной поверхности появляются антигены, к которым нет иммунологической толерантности. При извращении реакций иммуной системы нормальные антигены клеточных поверхностей приобретают свойство стимулировать систему иммунитета собстственного организма. В результате на поверхности таких нормальных клеток образуются иммунные комплексы, что через активацию системы комплемента по классическому пути индуцирует воспаление. В данном случае клетки не перерождаются, но через потерю иммунной толерантности организма к их поверхностным антигенам приобретают свойство чужеродности. В этой связи можно выделить следующие основные причины воспаления:
Достигая главную биологическую цель, то есть уничтожение и элиминацию всего чужеродного, при реализации острой воспалительной реакции организм решает промежуточную задачу локализации очага воспаления, также направленную на достижение конечного приспособительного результата защитной реакции. Локализуются очаг инфекции, зона некробиотических изменений тканей и клон злокачественных клеток. В результате блокируются распространение инфекции и метастазирование в пределах внутренней среды. Некробиотически измененные ткани представляют собой «транзиторный орган внутренней секреции», функционирование которого имеет исключительно патогенное значение. Поэтому их изоляция через воспаление также биологически целесообразна. Моноциты и иммунокомпетентные клетки в очаге воспаления секретируют цитокины (фактор некроза опухолей, интерлейкин-1 и др.), которые, попадая в системно циркулирующую кровь, могут обусловить патологическое состояние системной воспалительной реакции. Системная воспалительная реакция по дисфункциям функциональных систем и сдвигам гомеостазиса эквивалентна сепсису. В этой связи одной из целей локализации воспалительной реакцией ее очага следует считать предотвращение гиперцитокинемии, то есть патогенно высокой концентрации цитокинов мононуклеарных фагоцитов и лимфоцитов в циркулирующей крови. Наконец, цитолиз в очаге воспаления, высвобождая из структуры клеток множество антигенов, создает возможность антигенной стимуляции системы иммунитета антигенами собственного организма. Локализация предотвращает системную аутоиммунную реакцию. Очаг воспаления локализуют спазм, тромбоз и деструкция микрососудов, их обтурация агрегатами активированных лейкоцитов, сдавление микрососудов вследствие интерстициального отека, а также компрессия и тромбоз микроскопических лимфатических сосудов. Воспаление, как и любая защитная реакция организма, избыточна относительно стимулов ее вызвавших и потому часто трансформируется в типовой патологический процесс. Локально это проявляется избыточным повреждением нормальных клеточных элементов при уничтожении и элиминации всего чужеродного. Функционирование моноцитов и иммунокомпетентных клеток в очаге воспаления ведет к высвобождению ими в системную циркуляцию цитокинов, активирующих нейроэндокринную катаболическую систему, что через стрессорное голодание при системной воспалительной реакции может привести к алиментарной дистрофии. Кроме того, гиперцитокинемия как следствие несостоятельности локализации очага воспаления, активирует клеточные эффекторы воспаления в удаленных органах и тканях, вызывая лишенное биологического смысла воспаление как причину разрушения структурно-функциональных элементов эффекторов функциональных систем и множественной системной недостаточности. Компоненты и признаки воспаления Выделяют три компонента воспаления - альтерацию, экссудацию и пролиферацию, которые тесно связаны между собой. Первичная альтерация (лат. аlteratio - изменение) - это совокупность изменений обмена веществ, физико-химических свойств, структуры и функции клеток и тканей под влиянием этиологического фактора воспаления. Первичная альтерация как результат взаимодействия этиологического фактора с организмом сохраняется и служит причиной воспаления и после прекращения этого взаимодействия. Примером могут служить некробиотические изменения тканей вследствие тяжелого ранения, вызывающие воспаление после воздействия на них ранящего снаряда. Вторичная альтерация - это совокупность изменении клеток и тканей в результате самого воспаления. Одна из их причин - это изменения микроциркуляции в очаге воспаления и прилежащих к нему тканях, обуславливающие значительное падение напряжения кислорода в центре очага воспаления. Гипоксия и связанный с ней гипоэргоз клеточных элементов служит одной из причин цитолиза в очаге воспаления. Причиной цитолиза поврежденных первичной альтерацией клеток служит и активация системы комлемента, предшествующая острой воспалительной реакции в ее очаге. Цитолиз также вызывают свободные кислородные радикалы и ферменты, высвобождаемые в очаге воспаления активированными фагоцитами. Цитолиз служит причиной высокого содержания в межклеточных пространствах очага воспаления калия, а гипоэргоз повышает содержание в нем протонов (лактатный метаболический ацидоз типа А). Коллоидно-осмотическое давление в интерстиции очага воспаления повышают:
Клеточные эффекторы воспаления становятся таковыми через изменение своего функционирования, что также составляет альтерацию. Некробиотические изменения клеток в очаге воспаления ведут к их дисфункциям, характеризующим как первичную, так и вторичную альтерацию. Экссудация (лат. ехudatio - выпотевание) - выход жидкой части плазмы крови в интерстиций и эмиграция из сосудов в межклеточные пространства лейкоцитов как клеточных эффекторов воспаления. Результатом экссудации является заполнение интерстициальных пространств и очага воспаления экссудатом. Транссудат - это жидкость, которая накапливается в межклеточных пространствах в результате роста гидростатического давления в микрососудах и (или) увеличения их проницаемости, не связанных с острой воспалительной реакцией. При воспалении гидростатическое давление в микрососудах очага воспаления растет в результате спазма и тромбоза венул, лимфатических микрососудов, расширения артериол и прекапиллярных сфинктеров. Проницаемость в очаге воспаления повышает ряд медиаторов воспаления. В результате жидкая часть плазмы крови выходит в интерстиций. Отличием экссудата от транссудата является высокое содержание в нем белка (не менее 30 г/л), протеолитических энзимов, иммуноглобулинов, лейкоцитов и остатков тканевых элементов. Отдельно как элемент экссудации выделяют реакцию роста проницаемости стенки микрососудов в очаге воспаления. Ее обуславливает локальный рост содержания флогогенов, повышающих проницаемость стенки микрососудов в очаге воспаления и вызывающих эмиграцию лейкоцитов. Раннюю транзиторную реакцию роста проницаемости обуславливает действие гистамина, лейкотриена 4, серотонина, брадикинина. Ранняя транзиторная реакция в основном затрагивает венулы с диаметром не более, чем 100 мкм. Проницаемость капилляров при этом не меняется. В эту фазу воспалительной реакции роста проницаемости эндотелиоциты венул сокращаются, что ведет к образованию между ними зазоров, через которые может происходить выход жидкой части плазмы крови и эмиграция лейкоцитов в интерстиций. При немедленной и длительной реакции роста проницаемости ее в основном вызывает первичная альтерация как следствие действия экзогенных этиологических факторов механической (травма, ранение), термической или химической природы. В результате действия этиологического фактора происходит некроз эндотелиальных клеток на уровне артериол небольшого диаметра, капилляров и венул, что ведет к стойкому возрастанию их проницаемости. Отсроченная и стойкая реакция роста проницаемости микрососудов развивается в очаге воспаления через часы или сутки от его начала. Она характерна для воспаления, вызванного ожогами, действием бактериальных токсинов, ультрафиолетовым и ионизирующим излучением и аллергическими реакциям отсроченного (замедленного) типа. Одним из ведущих медиаторов этой реакции является медленно реагирующая субстанция анафилаксии, то есть лейкотриены и полиненасыщенные жирные кислоты, которые синтезируется из арахидоновой кислоты и фактора активации тромбоцитов. Медленно реагирующую субстанцию в очаге воспаления образуют и высвобождают тучные клетки. Стойкий рост проницаемости микрососудов в очаге воспаления немедленно реагирующая субстанция анафилаксии обуславливает, вызывая протеолиз базальных мембран микрососудов. Биологический смысл экссудации как компонента воспаления состоит не только в обеспечении уничтожения чужеродного через его атаку системой комплемента и активированными фагоцитами из циркулирующей крови, но и в отграничении очага воспаления через сдавленно кровеносных и лимфатических микрососудов вследствие интерстициального отека, а также в разведении флогогенов и факторов цитолиза в очаге воспаления для предотвращения избыточной вторичной альтерации. Пролиферация (лат. proliferatio - размножение) - интенсификация деления фибробластов и образования ими стромы соединительной ткани (коллагеновых структур) в очаге воспаления для замещения дефектов ткани вследствие первичной и вторичной альтерации. Пролиферацию завершает инволюция рубца, то есть уничтожение и элиминация лишних коллагеновых структур. Основные клеточные эффекторы пролиферации - это активированные мононуклеарные фагоциты, фибробласты и иммунокомпетентные клетки. Фибробласты в очаге воспаления образуют и высвобождают коллаген и энзим коллагеназу, ответственный за формирование коллагеновых структур стромы соединительной ткани. Кроме того, они образуют фибронектин, определяющий миграцию, пролиферацию и адгезию фибробластов. Мононуклеары и лимфоциты секретируют цитокины как стимулирующие, так и подавляющие эти функции фибробластов. Нейтрофилы как клеточные эффекторы воспаления влияют на пролиферацию, секретируя стимуляторы пролиферации кейлоны и антикейлоны. Покраснение и жар как местные признаки воспаления в основном связано с артериальной гиперемией и интенсивными окислительными процессами в очаге воспаления, при которых почти не происходит улавливания свободной энергии клетками. Припухлость в очаге воспаления - это следствие артериальной гиперемии и интерстициального отека как результата экссудации. Боль в очаге воспаления представляет собой результат прямого и (или) опосредованного действия флогогенов на чувствительные нервные окончания. Боль в очаге воспаления усиливает ацидоз. Ее могут вызывать механические раздражения нервных окончаний в результате роста давления в очаге воспаления. Расстройства функциональных систем, чьи органы-эффекторы поражены воспалением, как признаки воспаления в основном связаны с разрушением их структурно-функциональных единиц, препятствующим системным регуляторным влияниям и вызывающим в эффекторах функций дефицит массы и энергии. Нейтрофилия и лейкоцитоз Исследования с использованием нейтрофилов, меченных радиоактивными изотопами, выявили в крови два пула (англ. роо1 - букв. общий котел) нейтрофилов:
Каждый пул содержит примерно одинаковое число клеток. Между пулами происходит постоянный обмен полиморфонуклеарами, то есть они находятся между собой в состоянии динамического равновесии. Величину пула полиморфонуклеаров, циркулирующих с кровью можно рассчитать, умножая число нейтрофилов, которое содержит единица объема крови из вены или артерии, на величину объема циркулирующей крови. В начале воспаления пул циркулирующих с кровью нейтрофилов растет, что в частности представляет собой реакцию на действие бактериального эндотоксина. К росту пула циркулирующих нейтрофилов приводят физические упражнения, а также гиперкортизолемия и гипер-катехоламинемия, связанные со стрессом. Биологический смысл этой в филогенетическом отношении древней стрессорной реакции увеличения пула циркулирующих нейтрофилов - это мобилизация организменного резерва полиморфонуклеаров для защитной воспалительной реакции в ответ на возможные повреждения и инвазию патогенных микроорганизмов. Лейкоцитоз - рост общего содержания лейкоцитов в крови выше 11х109/л. Выделяют три вида лейкоцитоза: нейтрофилию, лейкемоидную реакцию и лейкемию (лейкоз). Нейтрофилия - это рост содержания в крови нейтрофилъных лейкоцитов (нейтрофилов, полиморфонуклеаров) выше верхнего предела его нормальных колебаний, который составляет 7,2х109/л. Физиологический лейкоцитоз (нейтрофилия) - реакция здорового человека на действие того или иного раздражителя или рост содержания нейтрофилов в крови, не представляющий собой признак или звено патогенеза болезни. Выделяют следующие виды физиологической ней-трофилии: • идиопатическая или наследственная;
Патологический лейкоцитоз (нейтрофилия) - следствие патологических состояний и болезней, которое особенно часто вызывает инфекция. Непосредственными причинами нейтрофилии служат:
Нейтрофилия у беременных и у больных с судорожными синдромами - это в основном псевдонейтрофилия. Любой из этих трех механизмов развития нейтрофилии может действовать одновременно с одним или двумя другими. Так, нейтрофилию вследствие стрессорного роста содержания кортикостероидов в циркулирующей крови обуславливают ускоренное высвобождение гранулоцитов костным мозгом, снижение выхода полиморфонуклеаров в ткани и умеренное увеличение пула циркулирующих нейтрофилов. Биологический смысл этой реакции понятен. Это один из элементов неспецифической системной защитной (стрессорной) реакции, в ходе которой организм, готовясь к возможному повреждению, быстро создает в крови мобильный «отряд» циркулирующих с ней полиморфонуклеаров. Эти нейтрофилы после активации готовы как клеточные эффекторы острого воспаления уничтожить патогенные микроорганизмы и (или) свои омертвевшие ткани и локализовать очаги инфекции. Наиболее частая причина длительной нейтрофилии - инфекция. Инфекция как причина острого воспаления вначале увеличивает число пристеночных нейтрофилов в крови и усиливает их выход в интерстиций. Это временно снижает пул нейтрофилов, циркулирующих с кровью (псевдонейтропения). Затем следует быстрое увеличение образования нейтрофилов костным мозгом. При этом скорость образования гранулоци-тов начинает преобладать над интенсивностью их выхода в ткани из сосудистого русла при воспалении. В результате возникает нейтрофилия. При длительной и тяжелой инфекции способность костного мозга генерировать полиморфонуклеары падает, что ведет к нейтропении истощения. Нейтро-пения истощения при тяжелой гнойной бактериальной инфекции - крайне неблагоприятный прогностический признак. При нейгропении истощения не только падает генерация гранулоцитов костным мозгом, но и уменьшается время их полужизни в циркулирующей крови. Обычно нейтрофилию вызывают острые бактериальные инфекции (Рпеитососсиs, Stгерtососсиs, Stарhу1ососсиs), а также инвазия в организм патогенных грибов и вирусов. Некоторые инфекции, как бактериальные, так и паразитарные, не всегда приводят к нейтрофилии. Если стимулом для нейтрофилии выступает злокачественный клеточный рост, то нейтрофилия может приобретать хронический характер. При серповидноклеточной анемии нейтрофилию выявляют в течение всей жизни больного. Острое воспаление любой этиологии и обострение хронического воспаления могут приводить к нейтрофилии. Из других наиболее частых патологических состояний и болезней, вызывающих нейтрофилию, следует выделить уремию, диабетические кетоацидоз, кому, токсемию, связанную с беременностью, желтухой и алкогольным циррозом печени, отравления ядом змей и насекомых, тяжелыми металлами, лекарствами и химикалиями. Лейкемодиная реакция - это патологически интенсивная поликло-нальная пролиферация лейкоцитов, которую вызывает рост секреции колониестимулирующих факторов в ответ на травму, нарушения обмена веществ, побочное действие лекарств, воспаление и злокачественный клеточный рост, а также другие патологические состояния и болезни. При лейкемоидной реакции общее содержание лейкоцитов в крови больше, чем 25х109/л, но меньше, чем 50х109 /л. Лейкемоидная реакция- это результат нормальной реакции костного мозга на усиление секреции колониестимулирующих факторов. При лейкемоидной реакции вследствие крайнего напряжения нормального механизма развития лейкоцитоза через усиление образования клеток костным мозгом в крови появляются такие незрелые формы лейкоцитов как метамиелоциты и миелоциты. Общее число палочкоядерных нейтрофилов, циркулирующих с кровью, растет и становится выше, чем 5 % от общего содержания лейкоцитов в крови, что характерно для длительной лейкемоидной реакции, связанной с очагом бактериальной гнойной инфекции. Лейкоцитоз при лейкемоидной реакции - это в основном нейтрофилия. Патогенно интенсивное образование нейтрофилов при лейкемоидной реакции ведет к появлению их токсической зернистости. Вакуолизация нейтрофилов при лейкемоидной реакции свидетельствует об интенсивном фагоцитозе бактерий фагоцитами крови. У больных с лейкемоидной реакцией в плазме крови определяют повышенную активность лейкоцитарной щелочной фосфатазы, чего нет при лейкемиях. Рост числа нейтрофилов, циркулирующих в кровью, вследствие увеличения при стрессе содержания в крови кортизола и катехоламинов называют перераспределительной нейтрофилией, то есть обусловленной увеличением пула циркулирующих нейтрофилов и усилением их выхода из костного мозга без усиления миелопоэза. Перераспределительная нейтрофилия, характеризующая начальный этап острой воспалительной реакции, в дальнейшем по мере активации в очаге воспаления моноцитов циркулирующей крови, их трансформации в долгоживущие тканевые макрофаги и после установления тесных межклеточных взаимодействий между макрофагами в локусе воспаления и находящимися в нем лимфоцитами сменяется регенераторной нейтрофилией. Регенераторную нейтрофилию обуславливает в основном воздействие на миелопоэз в костном мозге колониестимулирующих факторов мононуклеарных макрофагов и иммунокомпетентных клеток. Колоннестимулирующие факторы (КСФ) - это гликопротеины, которые влияют на образование, дифференциацию и функции гранулоцитов и клеток системы мононуклеарных фагоцитов. Гранулоцитарный КСФ, кодируемый геном 17 хромосомы, образует эндотелиальные клетки, фибробласты и макрофаги. Этот КСФ стимулирует образование гранулоцитов. Одновременно вместе с интерлейкином-3 гранулоцитарный КСФ увеличивает содержание в циркулирующей крови мегакариоцитов и юных на пути клеточной дифференциации форм гранулоцитов-макрофагов. Гранулоцитарно-макрофагальный КСФ, чья структура закодирована в гене 5 хромосомы, образуют эндотелиальные клетки, фибробласты и фагоциты. Он стимулирует образование гранулоцитов и макрофагов. Ген КСФ-5 находится в 5 хромосоме. КСФ-5 образуют и секретируют эндотелиоциты, фибробласты и макрофаги. Его биологическое действие повышает содержание моноцитов в циркулирующей крови. Интерлейкин-3 называют мульти-КСФ. Его ген также находится в 5 хромосоме. Интерлейкин 3 образуется Т-лимфоцитами. Он стимулирет образование гранулоцитов, макрофагов, эозинофилов, а также усиливает пролиферацию тучных клеток. Появление в циркулирующей крови юных форм нейтрофилов как правило свидетельствует о сохранении очага гнойной инфекции как локуса персистирующего воспаления. Более полувека для выявления инфекционных осложнений хирургических вмешательств используют предложенный в 1941 году Я.Я. Кальф-Калифом лейкоцитарный индекс итоксикации (ЛИИ): |