Стадия экссудации

СТАДИЯ ПОВРЕЖДЕНИЯ

Стадии острого воспаления

ОСТРОЕ ВОСПАЛЕНИЕ

Выделяют связанные между собой фазы острого воспаления: повреждение (альтерацию), экссудацию и пролиферацию. Обычно трудно уловить грань между повреждением ткани и выделением клетками медиаторов воспаления. Однако без морфобиохимических изменений при повреждении не может быть включена сосудистая реакция, возникающая после очень краткого латентного периода.

Содержание раздела «Стадия повреждения» смотрите в книге.

Эта стадия возникает в разные сроки после повреждения клеток и тканей в ответ на действие медиаторов воспаления, особенно плазменных медиаторов, возникающих при активации трёх систем крови — кининовой, комплементарной и свёртывающей. Все компоненты этих систем существуют в крови в виде предшественников и начинают функционировать только после воздействия определённых активаторов. В плазме крови присутствует и система ингибиторов, уравновешивающих действие активаторов.

Медиаторы кининовой системы — брадикинин и калликреин. Брадикинин усиливает сосудистую проницаемость, вызывает чувство боли, обладает выраженным гипотензивным действием. Калликреин осуществляет хемотаксис лейкоцитов, но главное его значение — активация фактора Хагемана, т.е. включение в воспалительный процесс системы свёртывания крови и фибринолиза. Фактор Хагемана инициирует свёртывание крови, активирует плазменные медиаторы воспаления и сам выступает как медиатор, повышая проницаемость сосудов, усиливая миграцию нейтрофилов, агрегацию тромбоцитов. В результате система свёртывания крови становится компонентом воспалительной реакции. Система комплемента состоит из специальных белков плазмы крови, вызывающих лизис бактерий и клеток. Кроме того, ряд компонентов комплемента, прежде всего, C_3b и C_5b, повышают проницаемость сосудов, усиливают хемотаксическую активность нейтрофилов и макрофагов. Комплексное действие клеточных и плазменных медиаторов воспаления, других продуктов, накапливающихся в зоне местного нарушения гомеостаза и вызывающих изменение проницаемости стенок микроциркуляторных сосудов, поступление в зону воспаления из крови клеточных элементов приводит к развитию стадии экссудации. Эта стадия имеет следующие компоненты, приводящие к образованию экссудата:

сосудистые реакции в очаге воспаления;

собственно экссудация;

эмиграция форменных элементов крови.

Возникающие при развитии воспаления сосудистые реакции означают расширение сосудов микроциркуляторного русла, усиление притока крови к очагу воспаления (активная гиперемия), замедление венозного оттока (пассивная гиперемия). Замедление оттока крови связано с внутрисосудистыми и внесосудистыми факторами.

● Внутрисосудистые факторы: нарушение реологических свойств крови (сладж, микротромбоз, гемоконцентрация), пристеночное стояние лейкоцитов, изменение свойств сосудистой стенки и повышение её проницаемости.

● Внесосудистые факторы: отёк и экссудат, сдавливающие венулы.

В результате происходит замедление кровотока, расширение капилляров и венул, увеличение в них гидродинамического давления. Всё это обусловливает снижение парциального напряжения кислорода и развитие гипоксии в зоне воспаления. На фоне венозной гиперемии экссудация, эмиграция лейкоцитов, фагоцитоз наиболее выражены. Нарастающее замедление кровотока при толчкообразном и маятникообразном движении крови приводит к его полной остановке — венозному стазу. Кроме того, прекращение кровотока способствует изоляции зоны воспаления от окружающих тканей, уменьшению всасывания веществ из этой зоны. Активная гиперемия усиливает оксигенацию очага воспаления, что способствует образованию активных форм кислорода, притоку гуморальных факторов защиты (комплемент, пропердин, фибронектин и др.), лейкоцитов, моноцитов, тромбоцитов и других клеток крови. Развитию экссудации способствуют следующие факторы.

● Увеличение гидродинамического и, следовательно, фильтрационного давления при активной гиперемии.

● Возрастание площади экссудации, связанное с расширением сосудов, увеличением числа функционирующих капилляров.

● Повышение осмотического и онкотического давления в очаге воспаления, что обеспечивает перемещение жидкости по градиенту концентрации из зоны более низкого давления в область более высокого.

● Увеличение проницаемости сосудистой стенки в результате разрушения в ней гликозаминогликанов, белков базальной мембраны, основного вещества, некроза и слущивания эндотелия под влиянием медиаторов воспаления, кислородных радикалов, ферментов, катионных белков, цитокинов.

● Увеличение транспорта через цитоплазму эндотелиоцитов путём микропиноцитоза.

Одновременно с экссудацией плазмы крови происходит эмиграция лейкоцитов из сосудов в ткани, что приводит к образованию экссудата — богатой белком жидкости (более 2,5 г/л белка, удельный вес более 1020 г/л), содержащей форменные элементы крови, остатки распавшихся тканей, нередко возбудителей воспаления. Экссудация имеет несколько этапов: краевое стояние лейкоцитов и прохождение лейкоцитов через стенку микрососудов.

● Краевое стояние лейкоцитов. Действие хемотаксических факторов очага воспаления, замедление скорости кровотока, повышение гидродинамического давления приводят к перемещению лейкоцитов, менее плотных, чем другие клетки крови, из осевого цилиндра и приближению их к стенке сосудов. Этот этап предшествует эмиграции лейкоцитов в окружающую ткань. Предварительно лейкоциты должны перейти в активированное состояние, чтобы воспринимать сигналы хемоаттрактантов.

◊ В нормальных условиях адгезии лейкоцитов к эндотелию сосудов мешает отрицательный заряд тех и других клеток, их отталкивание друг от друга. При развитии экссудации под влиянием медиаторов воспаления в процесс вступают двухвалентные катионы плазмы: Ca²⁺, Mn²⁺ и Mg²⁺. Они меняют отрицательный заряд эндотелия на положительный, чему способствует нарушение работы Na⁺-K⁺-зависимой АТФазы, накопление в зоне воспаления ионов Н⁺ и К⁺. В результате отрицательно заряженные лейкоциты притягиваются к сосудистой стенке. Основной механизм прилипания лейкоцита к эндотелию — лиганд-рецепторное взаимодействие между лейкоцитами и сосудистой стенкой, причём появление рецепторов (молекул адгезии) индуцируют медиаторы воспаления. До активации лейкоцита молекулы адгезии находятся во внутриклеточных гранулах, их высвобождение происходит под влиянием лейкотриена В₄, ИЛ-1, 8, α-интерферона, ФНО-α, липополисахаридов бактерий. Адгезию лейкоцитов обеспечивают также комплемент (фракции С_5а, С₁, С₃) и Fc-фрагменты IgG. Они связывают соответствующие рецепторы на мембранах лейкоцитов, вызывая их активацию и хемоаттракцию к эндотелию сосудов. Выпадение фибронектина на эндотелиоцитах и коллагеновых волокнах базальной мембраны сосудов также способствует направленной аттракции лейкоцитов и мононуклеаров. Эти вещества стимулируют адгезивность лейкоцитов и клейкость эндотелия.

◊ Эндотелиоциты при воспалении экспрессируют молекулы клеточной адгезии, они — источник прокоагулянтов, антикоагулянтов и медиаторов острой фазы. К молекулам клеточной адгезии относят селектины — рецепторы, экспрессируемые на поверхности лейкоцитов и эндотелия. Лиганды для селектинов — комплементарные адгезивные молекулы на поверхности контактирующих клеток. Селектины опосредуют самую раннюю стадию прилипания — обратимую адгезию. Сначала происходит выделение из эндотелия Е-селектина для нейтрофилов, что объясняет их раннюю эмиграцию из сосудистого русла. Затем следует выделение интегринов и межклеточных адгезивных молекул (ICAM-1 и VCAV-1), ответственных за поздние стадии адгезии активированных лейкоцитов и тромбоцитов к эндотелию. Эндотелиоциты важны как регуляторы местного проявления воспаления и связующее звено между местной и общей реакциями организма. При воспалении с выраженной интоксикацией, отложением в стенке сосудов иммунных комплексов или агрегированного иммуноглобулина возможна дегрануляция полиморфно-ядерных лейкоцитов непосредственно в просвете сосуда, повреждение их гидролазами сосудистой стенки. Это усиливает выделение эндотелиоцитами биологически активных веществ и экссудацию. Эндотелиоциты могут выполнять антигенпредставляющую функцию и регулировать развитие клеток иммунной системы.

● Прохождение лейкоцитов через стенку микрососудов —следующий этап, наступающий после активации лейкоцитов под действием цитокинов. Все виды лейкоцитов способны к активному движению. После краевого стояния лейкоцитов благодаря действию их ферментов на внутреннюю оболочку сосудов происходит сокращение эндотелиальных клеток и раскрытие межэндотелиальных щелей, к ним после адгезии перемещаются лейкоциты.

◊ Для прохождения через эндотелиальную выстилку лейкоцит образует псевдоподию, входящую в межэндотелиальную щель и затем под эндотелиоцит. Затем туда перемещается весь лейкоцит, располагаясь между эндотелием и базальной мембраной сосуда. Молекулярные изменения базальной мембраны позволяют клеткам крови преодолевать её и эмигрировать в зону воспаления. Этот механизм характерен для всех клеток крови, включая эритроциты (рис. 4-1). Процесс выхода лейкоцитов за пределы сосуда занимает несколько часов. При остром воспалении в течение первых 6–24 ч в воспалительный очаг выходят нейтрофильные лейкоциты. Через 24–48 ч преобладает эмиграция моноцитов и лимфоцитов. Такая очерёдность связана с последовательностью выделения молекул адгезии и хемоаттрактантов. Порядок эмиграции клеток зависит и от других факторов, в частности, от причины воспаления. Например, при вирусных инфекциях и туберкулёзе первыми в зону воспаления мигрируют лимфоциты, при иммунном воспалении — эозинофилы. Тем не менее, решающую роль в экссудации и её особенностях играют медиаторы воспаления.

Рис. 4-1. Диапедез эритроцитов из сосуда (x18 000).

◊ Участие в процессе воспаления кровеносных и лимфатических сосудов происходит одновременно. В венулярном отделе микрососудистого русла идёт выраженная миграция клеток и пропотевание плазмы, следующий этап — вовлечение в процесс компонента лимфатической системы — интерстициальных каналов. Это приводит к нарушению кроветканевого баланса, изменению внесосудистой циркуляции тканевой жидкости, отёку и набуханию ткани, усиливающихся при развитии лимфостаза. При этом типично повреждение эндотелия лимфатических капилляров, их переполнение лимфой, расширение межэндотелиальных щелей. Лимфа выходит в ткань, и в самом начале экссудативной стадии возникает острый лимфатический отёк, сохраняющийся до окончания воспаления.

Выход форменных элементов крови из сосуда в зону воспаления и образование того или иного вида экссудата важны для осуществления клетками фагоцитоза. Кроме того, лейкоциты могут вызывать разрушение ткани ферментами, токсическими соединениями кислорода, в результате возникает воспалительный детрит.

Фагоцитоз — биологический процесс поглощения фагоцитами и переваривания чужеродного материала и собственных повреждённых клеток. Выделяют две группы фагоцитов:

микрофаги — гранулоциты (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы);

макрофаги —моноциты и образующиеся из них после миграции из крови в ткани тканевые макрофаги (клетки Купффера в печени, клетки Лангерханса в коже, альвеолярные макрофаги, клетки микроглии, макрофаги лимфатических узлов и селёзенки, остеобласты костей).

Моноциты крови живут около суток, тканевые макрофаги — несколько месяцев. По способности к движению фагоциты делят на подвижные и фиксированные. Нейтрофилы особенно эффективны при фагоцитозе бактерий. Возможности макрофагов шире, но механизм фагоцитоза для всех фагоцитов одинаков.

Выделяют следующие стадии фагоцитоза:

приближение фагоцита к объекту фагоцитоза;

прилипание объекта к поверхности фагоцита;

погружение объекта в цитоплазму фагоцита;

внутриклеточное переваривание.

Фагоцит проявляет положительный хемотаксис, термотаксис, гальванотаксис, гидротаксис. Миграция фагоцитов в очаг воспаления происходит в определённой последовательности: сначала преобладает перемещение нейтрофилов, а моноциты, начинающие движение вместе с ними, достигают максимального количества в инфильтрате позже. Лимфоциты мигрируют последними. Очерёдность перемещения фагоцитов связана с появлением молекул адгезии и хемоаттрактантов в определённой последовательности.

Важнейший механизм прилипания — опсонизация — прикрепление особых веществ к объекту фагоцитоза и их распознавание рецепторами фагоцитов. Эти вещества называют опсонинами.

К опсонинам относят иммуноглобулины G₁, G₃, М, осуществляющие контакт с Fс-рецептором фагоцита и Fab-рецептором объекта фагоцитоза. Прилипание объекта фагоцитоза к фагоциту вызывает активацию последнего. В фагоците происходит метаболический взрыв с образованием и выделением биологически активных веществ, молекул адгезии и экспрессии рецепторов. Растёт потребление кислорода с образованием свободных радикалов, происходит активация гликолиза и пентозного пути. Активация фагоцита возможна и без фагоцитоза под влиянием цитокинов (ИЛ-2, 3, ФНО-α, α-интерферона).

Погружение происходит за счёт охвата объекта фагоцитоза псевдоподиями, в результате он оказывается в цитоплазме фагоцита, окружённый фагосомой, образованной путём инвагинации и смыкания фрагмента клеточной мембраны. Далее следует слияние фагосомы с лизосомой с образованием фаголизосомы, в последней идёт внутриклеточное переваривание.

Механизмы разрушения поглощённого материала:

кислородзависимый — переваривание за счёт образования активных форм кислорода, свободных радикалов и перекисей;

кислороднезависимый — за счёт лизосомальных гидролаз, катепсинов, катионных бактерицидных белков, лактоферрина, лизоцима.

Активные кислородсодержащие радикалы (синглетный кислород, гидроксильный радикал, супероксидный анион, оксид азота), а также перекись водорода способны разрушать неповреждённые клеточные стенки бактерий и мембраны клеток, поэтому кислородзависимый механизм намного более важен, чем гидролитический. Миелопероксидаза нейтрофилов превращает перекись водорода в присутствии ионов хлора в гипохлорид-анион с выраженными бактерицидными свойствами. При фагоцитозе нейтрофилы выделяют множество веществ: медиаторы воспаления, в том числе, обладающие бактерицидными и цитотоксическими свойствами, хемотаксический фактор, привлекающий моноциты. После фагоцитоза фагоцит погибает, не справляясь с последствиями этого процесса. Во время фагоцитоза и гибели фагоцитов происходит выделение из них медиаторов воспаления. Это, с одной стороны, вызывает повреждение тканей, с другой, усиливает бактерицидные и цитолитические свойства экссудатов. Выделение биологически активных веществ даёт возможность разрушить объект без его захвата, особенно если он крупнее фагоцита, или воздействовать на него до поглощения, ослабив его повреждающее действие.

Если при переваривании поглощённые микроорганизмы не погибают, такую разновидность фагоцитоза называют незавершённым. Незавершённый фагоцитоз, или эндоцитобиоз обычно зависит от биологических свойств микроорганизмов, а не фагоцита. На эндоцитобиоз влияют следующие факторы:

нарушение слияния фагосомы и лизосомы (таким эффектом обладают вирусы гриппа, микобактерии туберкулёза, коклюша, токсоплазмы, выделяющие антилектины);

устойчивость возбудителей к ферментам лизосом (гонококки, стафилококки);

способность покидать фагосому после поглощения и длительно существовать в цитоплазме (риккетсии, хламидии, возбудитель проказы);

способность вырабатывать каталазу, разрушающую перекись водорода (стафилококк, аспергиллы), что нарушает разрушение микроорганизмов и антигенпредставляющую функцию фагоцита.

Таким образом, незавершённый фагоцитоз — важный механизм хронического и рецидивирующего течения инфекций. Выход жизнеспособных микроорганизмов из лейкоцитов приводит к рецидиву гнойного воспаления. Расположение в фагоцитах живых микроорганизмов затрудняет доступ к ним бактерицидных веществ организма и лекарственных средств, а следовательно, лечение пациента.

Незавершённый фагоцитоз, очевидно, может быть и механизмом приспособления организма. При туберкулёзе и других хронических инфекциях с нестерильным иммунитетом с помощью незавершённого фагоцитоза организм сохраняет возбудителей живыми (эндоцитобиоз). Это постоянно стимулирует иммунную систему и препятствует распространению возбудителей по организму. При этом процессе происходит трансформация макрофагов в эпителиоидные и гигантские клетки, вместе с T-лимфоцитами формирующие гранулёмы. Однако это возможно лишь после того, как макрофаг фагоцитирует микобактерию туберкулёза, переварит её, выявит антигенные детерминанты и представит их иммунной системе. При трансформации в эпителиоидную клетку макрофаг теряет большинство лизосом, что мешает ему завершить фагоцитоз перевариванием возбудителей.

Более частое явление — фагоцитарная недостаточность —неспособность фагоцитирующих клеток выполнять свои функции. В её основе лежат следующие механизмы:

уменьшение числа фагоцитов;

нарушение функции фагоцитоза;

нарушение регуляции фагоцитоза.

Уменьшение числа фагоцитирующих клеток может быть наследственным и приобретённым (в результате физических, химических и биологических воздействий). В обоих случаях нарушены процессы пролиферации и созревания клеток костного мозга. Ослабление фагоцитарной реакции вызывает нарушение функций прилипания, движения, переваривания.

Расстройства переваривания связаны с наследственной недостаточностью фермента НАДФ-зависимой оксидазы в моноцитах и гранулоцитах, что вызывает снижение образования активных форм кислорода, перекисей и сохранение бактерий в фагоците. Дефект метаболического взрыва возможен при дефиците пируваткиназы или глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Миелопероксидазная недостаточность нейтрофилов ведёт к снижению образования гипохлорита, обладающего выраженными бактерицидными свойствами. Процесс прилипания нарушен при наследственной недостаточности интегринов и селектинов.

Фагоцитоз важен для уничтожения чужеродных объектов, собственных повреждённых клеток, иммунных комплексов, выделения медиаторов воспаления, представления антигенов лимфоцитам, развития иммунного ответа в целом.

Для клеточной кооперации, возникшей в очаге воспаления в результате альтерации тканей и экссудации, характерны ауторегуляторные механизмы, цикличность развития и разделение функций между клетками. Основную защиту против микроорганизмов, особенно при гнойной инфекции, осуществляют нейтрофилы. Их эмиграция происходит одновременно с сосудистой реакцией. Нейтрофилы первыми вступают в контакт с инфекционным возбудителем и блокируют его проникновение в организм. Полиморфноядерные лейкоциты не специфичны по отношению к патогенному раздражителю: они реагируют на любого возбудителя, уничтожая его с помощью фагоцитоза и экзоцитоза, и при этом погибают. Полиморфноядерные лейкоциты — «дежурные» клетки системы неспецифической резистентности организма. Поступившие в очаг воспаления нейтрофильные гранулоциты и макрофаги выполняют бактерицидную и фагоцитарную функции. Они также синтезируют биологически активные вещества, обеспечивающие разнообразные эффекты, но, прежде всего, усиливающие саму сосудистую реакцию и хемоаттракцию воспаления. Нередко ранняя нейтрофильная инфильтрация при высокой концентрации соответствующих хемоаттрактантов быстро приводит к нагноению зоны воспаления. Позднее к нейтрофильной инфильтрации присоединяются моноцитарная и макрофагальная, что характеризует начало инкапсуляции, отграничения воспалённой зоны за счёт образования клеточного вала по её периферии.

Важный компонент воспаления — развитие некроза тканей. Некротизированная ткань выполняет несколько функций. С позиций биологической целесообразности, развитие некроза выгодно для организма, поскольку в очаге некроза должен погибнуть патогенный фактор. Чем скорее разовьётся некроз, тем меньше будет осложнений воспаления, а погибшая ткань затем регенерирует с восстановлением её функции. Это объясняет не только образование клетками различных гидролаз в очаге воспаления, но и развитие тромбоза сосудов вокруг воспалённого участка. Вероятно, тромбоз мелких сосудов, наступающий после эмиграции лейкоцитов в очаг повреждения, не только отграничивает воспалённую область, но также способствует развитию гипоксии тканей и их некрозу. Поэтому в разгар экссудативной воспалительной реакции, когда всё поле воспаления инфильтрировано лейкоцитами и концентрация гидролитических ферментов в нём, очевидно, очень высока, макрофаги практически не поступают в очаг, концентрируясь на его периферии. В противном случае макрофаги просто погибнут в центре очага воспаления, в то время как функция их значительно сложнее, нежели простой фагоцитоз возбудителя.

Макрофаги играют особую роль в воспалении, выступая в качестве как местного регулятора воспаления, так и связующего звена между местными проявлениями этого процесса и общими реакциями на него организма. Кроме того, макрофаги важны как первое звено становления иммунитета в развитии воспаления. Задача фагоцитоза, осуществляемого макрофагом, по-видимому, не только уничтожение инфекта для снижения его концентрации в очаге воспаления, но выявление его антигенных детерминант и последующая передача информации об этом в иммунную систему. С этих позиций понятно, почему фагоцитарная активность макрофагов по отношению к гнойной инфекции значительно ниже, чем нейтрофильных лейкоцитов. Понятно также, почему макрофаги не поступают в очаг гнойного воспаления в разгар экссудации и наиболее выраженной лейкоцитарной инфильтрации, а располагаются на периферии зоны воспаления, участвуя в формировании второго барьера, изолирующего воспалённые ткани. Эту целесообразность подтверждает и особенность патогенеза асептического воспаления, когда в очаге повреждения присутствуют не чужеродные, а «изменённые свои» антигены. Через 18–24 ч лейкоциты покидают зону повреждения, и только после этого её заполняют макрофаги, не подвергаясь опасности лизиса под действием гидролаз нейтрофилов. Объяснимо и то, что при хроническом, особенно гранулематозном, воспалении, когда антигенная структура возбудителя уже известна, для макрофагов часто характерен незавершённый фагоцитоз, и то, что при стимуляции иммунной системы значительно возрастает количество макрофагов, участвующих в отграничении очага воспаления.

Таким образом, при воспалении местно возникают чрезвычайно сложные процессы. Они служат сигналом для включения в воспалительную реакцию различных систем организма.

Дата добавления: 2015-06-04