Воспаление

Воспаление есть патологический процесс, который возникает при повреждении тканей и проявляется нарушением кровообращения, изменением крови и соединительной ткани в виде альтерации, экс­судации и пролиферации. В этот, по преимуществу местный процесс,

в той или иной степени вовлекается весь организм и прежде всего такие системы как иммунная, эндокринная и нервная.

Внешние признаки воспаления известны очень давно. Они сфор­мулированы в знаменитой пентаде Цельса — Галена. Это припух­лость (tumor), краснота (rubor), жар (calor), боль (dolor) и нарушение функции (functiolaesa). Хотя эти симптомы известны уже более 2000 лет, они не утратили своего значения и сегодня; со временем менялось только их объяснение.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОСПАЛЕНИЯ

Воспаление является важной проблемой и предметом изучения всех отраслей медицины. Отличие заключается лишь в методах ис­следования. Например, врач-терапевт наблюдает течение воспаления легких (пневмонии) у постели больного, патологоанатом — при вскры­тии трупа, а патофизиолог — в эксперименте на животном.

Ученик Вирхова Конгейм (1867 г.) впервые изучил в эксперимен­те на лягушке кровообращение в брыжейке при воспалении, устано­вив при этом все стадии его от гиперемии до стаза. Конгейм также описал процесс эмиграции лейкоцитов через сосудистую стенку. Экс­периментальная модель его широко используется и в настоящее вре­мя на практических занятиях со студентами (опыт Конгейма) и в на­учных исследованиях.

В 1920 г. Е. Л. Кларк и Е. Р. Кларк применили следующую мето­дику. На двух противоположных участках кожи уха кролика удали­ли эпидермис и на его место вставили диски из слюды. Между диска­ми находился тонкий слой ткани. В таком прозрачном окошке можно было непрерывно наблюдать кровообращение, в том числе и при дей­ствии флогогенных (воспалительных) агентов. По этой же методике изучают кровообращение в мозговых оболочках.

Позже Селье предложил изучать кровообращение в сосудах за­щечных мешков хомяка. Раздувая мешки воздухом, можно изучать микроциркуляцию крови в них с помощью микроскопа. Данная мето­дика позволяет изучать этот процесс и в динамике. Сегодня для этого сконструированы совершенные микрокинематографические приспо­собления.

Важнейшим этапом в изучении воспаления было применение био­химических методик. Одним из первых исследователей, применив­ших эти методики, был Менкин (1948). В настоящее время выделены многие биологически активные вещества-медиаторы воспаления и де­тально изучено их действие.

С помощью электронной микроскопии, ультрацентрифугирова­ния и других методов получены сведения о биологических мембра­нах, способствующие раскрытию механизма воспалительного отека, прохождения лейкоцитов через сосудистую стенку, скопления их в очаге воспаления и т. д.

Эксперимент важен еще и тем, что с его помощью были деталь­но изучены и внедрены в клинику многие противовоспалительные средства.

В изучении воспаления особую роль сыграли эксперименты И. И. Мечникова. Особенность его исследований заключалась в том, что воспаление он рассматривал с эволюционных позиций. И. И. Ме­чников был первым, кто изучил воспаление в филогенезе, т. е. у жи­вотных, стоящих на различных ступенях эволюционного развития. На прозрачной личинке морской звезды, представителе беспозвоноч­ных, он открыл явление фагоцитоза и отвел ему основную роль в дина­мике воспаления. На основании этих наблюдений была построена тео­рия воспаления, которая вошла в науку под названием сравнительно-патологической или эволюционной. В дальнейшем патологи стали широко использовать эволюционный принцип в экспериментальном моделировании, исходя из того, что патологические явления у низ­ших животных, «представляя условия наиболее простые и первобыт­ные, дают ключ к пониманию сложных патологических явлений, входящих в область медицины» (И. И. Мечников, 1892).

ЭТИОЛОГИЯ

Любой повреждающий агент, который по силе и длительности превосходит адаптационные возможности ткани, может вызвать вос­паление. Все флогогенные факторы принято делить на внешние и внутренние (эндогенные). К внешним относятся микроорганизмы (бак­терии, вирусы, грибы); животные организмы (простейшие, черви, насекомые); химические вещества (кислоты, щелочи); механические (инородное тело, давление, разрыв) и термические воздействия (хо­лод, тепло); лучевая энергия (рентгеновские, радиоактивные, ультра­фиолетовые лучи).

К эндогенным факторам относят те, которые возникают в самом организме в результате другого заболевания. Например, воспаление может возникнуть как реакция на опухоль, желчные или мочевые камни, образовавшийся в сосудах тромб. Причиной воспаления мо­гут стать комплексы антиген — антитело, если они фиксируются в ка­ком-либо органе.

ПАТОГЕНЕЗ

Среди множества патогенетических факторов воспаления можно выделить несколько, которые имеют решающее значение, определя­ют начало процесса, его развитие и исход: повреждение от действия флогогенного агента (первичная альтерация); выброс из клеток биоло­гически активных веществ — медиаторов воспаления; освобождение и активация лизосомальных ферментов, действие ^х на биологичес­кие макромолекулы (вторичная альтерация); нарушение микроцирку­ляции, повышение проницаемости стенки сосудов, экссудация; размно­жение клеток (пролиферация), восстановление дефекта.

Воспаление всегда начинается с повреждения ткани (первичная альтерация). После воздействия этиологического фактора клетки претерпевают ряд структурных и метаболических изменений. Отме­чено набухание митохондрий, просветление их матрикса, дезоргани­

зация крист, изменение мембраны эндоплазматической сети, умень­шение числа рибосом, появление в цитоплазме различных включений. В поврежденной ткани повышается осмотическое давление, возникает ацидоз, увеличивается содержание воды. Альтерация касается не только тканевых элементов, но и крови; изменяются ее реологические свойства.

Вслед за первичной наступает вторичная альтерация. Если первич­ная альтерация является результатом непосредственного действия воспалительного агента, то вторичная не зависит от этого. Причина состоит в том, что повреждение клеток касается прежде всего их цитолеммы, а также мембраны лизосом. При повреждении лизосом осво­бождаются заключенные в них ферменты (кислые гидролазы), способ­ные расщеплять все вещества, входящие в состав клетки (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды). Далее эти ферменты, при на­личии этиологического фактора или уже без него, продолжают про­цесс альтерации, а также деструкции, в результате чего образуются биологически активные вещества — медиаторы воспаления. По этой причине лизосомы называют еще «стартовой площадкой» воспаления.

В последнее время изучено свыше 10 биологически активных ве­ществ, участвующих в воспалительной реакции. Их можно разде­лить на две группы: медиаторы, образующиеся в клетках (клеточ­ные), и медиаторы, образующиеся в жидких средах организма

можно подразделить на преимущественно действующие на сосуды (по­вышают проницаемость стенки), а другие — на эмиграцию лейкоци­тов (хемотаксис и фагоцитоз). К медиаторам клеточного происхожде­ния относятся гистамин, серотонин, лизосомальные ферменты, катионные белки, лимфокины, простагландины, циклические нуклеоти-ды. В плазме содержатся и активируются вещества, входящие в кал-ликреин-кининовую, комплемент-связывающую и свертывающую си­стемы крови (табл. 6).

Гистамин содержится в гранулах тканевых базофилов (тучные клетки или лаброциты) в комплексе с гепарином и химазой в неак­тивной форме. В свободном состоянии он оказывает сосудорасширя­ющее действие на мелкие сосуды (капилляры, венулы), увеличивая проницаемость их стенки. В малых дозах гистамин расширяет арте-риолы, в больших — суживает венулы. Выброс гистамина осуществ­ляется вместе с выбросом в окружающую среду всех или части гра­нул тканевых базофилов при их дегрануляции. Этому может способ­ствовать воздействие тепла, ионизирующего или ультрафиолетового излучения, растворов солей, кислот, белков, синтетических полимеров и мономеров, поверхностно-активных веществ. Дегрануляция всегда наблюдается при иммунных реакциях, т. е. при взаимодействии ан­тигена с антителом на поверхности тканевых базофилов.

Другим клеточным медиатором воспаления является серотонин. У человека он содержится в тромбоцитах, хромаффинных клетках слизистой оболочки кишок, а также в некоторых нервных структу­рах. При разрушении клеток серотонин поступает в среду, вызывая повышение проницаемости сосудов.

Тканевые базофилы вырабатывают также гепарин, роль которо­го при воспалении заключается в том, что он препятствует образова­нию фибрина на внутренней оболочке капилляров, способствуя так­же увеличению проницаемости их стенки.

Лимфокины — вещества белковой природы, образующиеся в лим­фоцитах, также относятся к медиаторам воспаления. Описано более десяти различных лимфокинов. При воспалении наибольшее значение имеют три из них: фактор, угнетающий эмиграцию макрофагоцитов, фактор, активирующий макрофагоциты, фактор хемотаксиса.

В клетках крови (лейкоцитах, тромбоцитах и др.) образуется еще одно вещество, играющее важную роль в динамике воспаления. Это простагландины. Источником их образования являются фосфоли-пиды клеточных мембран. Нарушение строго упорядоченной структу­ры фосфолипидов в мембране делает их доступными действию фосфо-липазы Ag, в результате чего отщепляется арахидоновая кислота. С нее начинается каскад химических реакций, в которых образуют­ся сначала нестабильные простагландины (циклические эндопереки-си ПГДз), а затем стабильные (ПГЕ^) и тромбоксаны. Все продукты этих реакций могут участвовать в формировании основных призна­ков воспаления (хемотаксис, агрегация тромбоцитов). При этом важ­но то, что в арахидоновом каскаде в ходе перекисного окисления обра­зуются свободные радикалы, способные повреждать клетки.

К медиаторам воспаления относятся также циклические нуклео-тиды, которые правильнее было бы назвать не медиаторами, а моду­ляторами, так как они не создают полной картины воспаления, а мо­гут лишь в той или иной степени преобразовывать его. Циклические нуклеотиды обусловливают эффект действия других медиаторов, вы­деление клетками лизосомальных ферментов и др. Отмечено противо­положно направленное действие цАМФ и цГМФ. Так, первый подав­ляет выделение гистамина и лизосомальных ферментов, а второй, наоборот, способствует ему.

Из гуморальных медиаторов воспаления наибольшее значение имеют кинины — группа нейровазоактивных полипептидов, образую­щихся в результате каскада биохимических реакций, начинающихся с активации фактора Хагемана (рис. 33). Соприкосновение с поврежден­ной поверхностью или изменение внутренней среды (температура, рН) приводит к тому, что этот фактор становится активным и действу­ет на находящийся в плазме прекалликреин, превращая его в калли-креин. Последний в свою очередь действует на Кд-глобулины, отщеп­ляя от них полипептидную цепочку, состоящую из 9 (брадикинин) или 10 аминокислотных остатков (каллидин). Плазменные кинины оказывают непосредственное влияние на тонус и проницаемость сосу­дистой стенки, вызывая расширение прекапиллярных артериол и увеличивая проницаемость стенки капилляров. Кроме того, они вы­зывают типичные для воспаления зуд и боль. Медиаторы калликреин-кининовой системы при воспалении влияют на реологические свой­ства крови, т. е. на ее способность находиться в жидком и текучем состоянии. Из рис. видно, что активный фактор Хагемана может ини­циировать процессы кининообразования, гемокоагуляции и фибрино-лиза. Выпадение нитей фибрина и образование тромбов в зоне воспа-

разом связаны с состоя­нием калликреин-кини-новой системы.

Третьим гумораль­ным медиатором воспа­ления является компле­мент. Известно, что комплемент является важным защитным фак­тором организма, но вместе с этим может спо­собствовать поврежде­нию собственных тканей, что бывает при воспале­нии, особенно иммунном. Объясняется это тем, что среди девяти компонен­тов комплемента три име­ют ближайшее отноше­ние к рассматриваемому процессу. Так, компонент С5 обладает спо­собностью фиксироваться на сенсибилизированных и несенсибилизи­рованных антителами клетках и разрушать их мембраны. Фрагменты СЗа и С5а, а также трехмолекулярный комплекс С567 вызывают хемо­таксис лейкоцитов. Наконец, клетки, нагруженные фрагментами С36, становятся объектом активного фагоцитоза.

Нарушение кровообращения. Воспаление характеризуется нару­шением местного крово- и лимфообращения, прежде всего микроцир­куляции. Микроциркуляцией принято называть движение крови в терминальном сосудистом русле (в артериолах, метартериолах, капиллярных сосудах и венулах), а также транспорт различных веществ через стенку этих сосудов.

Микроциркуляцию удобно изучать с помощью опыта Конгейма (рис. 34). При этом под микроскопам можно видеть как сразу же пос­ле действия раздражителя (травма при извлечении кишки) возникает спазм артериол, который носит рефлекторный характер и скоро про­ходит, Вслед за этим возникает артериальная гиперемия. Она являет­ся результатом образования в воспаленном очаге большого количества вазоактивных веществ — медиаторов воспаления, которые расслаб­ляют мышечные элементы стенки артериол и прекапилляров. Это вы­зывает увеличение притока артериальной крови, ускоряет ее движение, открывает ранее не функционировавшие капилляры, повышает давле­ние в них. Кроме того, расширение приводящих сосудов возникает в результате паралича вазоконстрикторов, сдвига рН среды в сторону ацидоза, накопления ионов калия, понижения эластичности окружаю­щей сосуды соединительной ткани.

Через 30—60 мин после начала эксперимента течение воспаления постепенно меняется: артериальная гиперемия сменяется венозной. При этом скорость движения крови уменьшается, меняется характер

полагались главным образом в центре сосуда (осевой ток), а у стенок находилась плазма и небольшое количество лейкоцитов (плазмати­ческий ток), то теперь такое разделение нарушается. Изменяются реологические свойства крови. Она становится более густой и вяз­кой, эритроциты набухают, образуя агрегаты, т. е. беспорядочно со­единенные между собой скопления эритроцитов, которые медленно движутся или совсем останавливаются в сосудах малого диаметра.

Венозная гиперемия объясняется действием ряда факторов, кото­рые можно разделить на три группы. Первую составляют факторы крови, вторую — сосудистой стенки, третью — окружающих тканей. К факторам, связанным с кровью, относится краевое расположение лейкоцитов, набухание эритроцитов, выход жидкой части крови в воспаленную ткань и сгущение крови, образование тромбов вслед­ствие активации фактора Хагемана и уменьшения содержания гепа-рина. Влияние факторов сосудистой стенки на венозную гиперемию проявляется набуханием эндотелия, в результате чего просвет мелких сосудов еще больше уменьшается. Измененные венулы теряют элас­тичность и становятся более податливыми к сдавливающему действию инфильтрата. И, наконец, проявление тканевого фактора состоит в том, что отечная ткань, сдавливая вены и лимфатические сосуды, способствует развитию венозной гиперемии.

С развитием престатического состояния наблюдается маятнико-образное движение крови — во время систолы она движется от ар­терий к венам, во время диастолы — в противоположном направлении. Наконец, движение крови может полностью прекратиться, и развива­ется стаз. Следствием стаза могут быть необратимые изменения кле­ток крови и тканей.

Одним из нарушений кровообращения при воспалении являются экссудация и эмиграция лейкоцитов.

Экссудация — это выход жидкой части крови, электролитов, бел­ков и клеток из сосудов в ткани. Выход лейкоцитов (эмиграция) занимает в этом процессе особое место.

Выходящая из сосудов жидкость (экссудат) пропитывает воспа­ленную ткань или сосредоточивается в полости, например, в пери-кардиальной, в передней камере глаза (рис. 35) и т. д.

Основной причиной экссудации является повышение проницаемос­ти гистогематического барьера, т. е. сосудистой стенки, прежде всего капиллярных сосудов и венул. Исследования показали, что выход воды и растворенных в ней веществ осуществляется в местах сопри­косновения эндотелиальных клеток. Щели между ними могут увели­чиваться при расширении сосудов, а также, как полагают, при сокра­щении контрактильных структур и округлении эндотелиальных клеток. Кроме того, клетки эндотелия способны «заглатывать» мель­чайшие капельки жидкости (микропиноцитоз), переправлять их на противоположный конец клетки и выбрасывать в близлежащую среду (экструзия).

Электронный микроскоп позволяет не только видеть эти микро­везикулы, но измерить их и подсчитать количество. Оказалось, что

при воспалении происходит активизация микровез;1кулярного транс­порта, что связано с затратой энергии. Об этом свидетельствует его остановка под влиянием ингибиторов образования макроэргических соединений.

Транспорт жидкости в ткани зависит от физико-химических изме­нений, происходящих по обе стороны сосудистой стенки. В связи с выходом белка его становится больше вне сосудов, что способствует повышению онкотического давления. При этом происходит расщепле­ние белковых и других крупных молекул на более мелкие. Гиперон-кия и гиперосмия создают ток жидкости в воспаленную ткань. Этому способствует и повышение внутрисосудистого гидростатического дав­ления в связи с изменениями кровообращения в очаге воспаления.

Экссудат отличается от транссудата тем, что содержит больше бел­ков (более 2 %). Если проницаемость стенки сосудов нарушена незна­чительно, то в экссудат, как правило, проникают альбумины и глобу-лины. При сильном нарушении проницаемости из плазмы в ткань выходит белок с большой молекулярной массой (фибриноген). При первичной, а затем и вторичной альтерации увеличивается проница­емость сосудистой стенки настолько, что через нее начинают прохо­дить не только белки, но и клетки. Этому способствует плазматиче­ский ток крови при венозной гиперемии, когда лейкоциты распола­гаются вдоль внутренней оболочки мелких сосудов, более или менее прочно прикрепляясь к эндотелию (феномен краевого стояния лейко­цитов).

Прикрепление лейкоцитов к сосудистой стенке объясняется тем, что внутренняя оболочка ее при воспалении покрывается хлопье­видным слоем, в состав которого входит фибрин, кислые гликозамино-гликаны, гликопротеиды, сиаловые кислоты и др. На электронограм-мах этот слой имеет вид бахромы. При замедлении кровотока лейко-

циты, как более легкие по сравнению с эритроцитами, отбрасываются к периферии, соприкасаются с «бахромой» и удерживаются ее тон­чайшими нитями. Кроме того, контакт между лейкоцитами и эндоте­лием происходит за счет электрохимических сил, возникающих между определенными группировками молекул на цитолемме соприкасаю­щихся клеток. Считают, что этими молекулами являются молекулы РНК, концевые группировки которых связываются через ионы каль­ция («кальциевые мостики»). О роли кальция в биоконтактах клеток свидетельствует то, что эти связи после удаления его ослабевают. Наконец, роль самих лейкоцитов в пристеночном их расположении состоит в том, что при контакте с эндотелием они выделяют катион-ные белки и гистоны, которые укрепляют эти контакты наподобие дес-

мосом.

Лейкоцит, прочно прикрепленный к сосудистой стенке, может выйти за ее пределы — эмигрировать. С помощью световой микроско­пии на живом объекте установлено, что лейкоцит пропускает между двумя эндотелиальными клетками свои псевдоподии, а затем и все тело. На электроннограммах видно, что лейкоциты выходят за преде­лы сосуда на стыке между эндотелиальными клетками. Это объясняет­ся тем, что эндотелиоциты при этом округляются, увеличивая интер^ валы между собой. Считают, что этот процесс активный, требующий расхода энергии (И. А. Ойвин). После выхода лейкоцитов контакты восстанавливаются. Некоторые авторы допускают, что есть и второй путь эмиграции лейкоцитов — трансцеллюлярный, т. е. через цито­плазму эндотелиальных клеток. Однако в последнее время существо­вание этого пути подвергается сомнению.

После прохождения через слой эндотелия, лейкоциту предстоит преодолеть еще одно и, по-видимому, более значительное препят­ствие, а именно базальную мембрану. Она имеет толщину 40—60 нм и состоит из коллагеновых волокон и гомогенного вещества, бога­того гликозаминогликанами. При прохождении через базальную мем­брану полиморфно-ядерный лейкоцит атакует ее своими ферментами (эластаза, коллагеназа, гиалуронидаза). Они влияют на молекуляр­ную структуру базальной мембраны, увеличивая ее проницаемость. Кроме ферментов в этом плане определенную роль играют и содер­жащиеся в нейтрофильных гранулоцитах катионные белки. Они дей­ствуют на коллоидное вещество мембраны, временно переводя его из геля в золь и тем самым увеличивая его проходимость для клетки.

В эмиграции лейкоцитов в очаг воспаления наблюдается опре­деленная очередность: сначала эмигрируют


8-09-2015, 21:32