Воспаление
Общие сведения
Воспаление представляет собой типичный патологический процесс, эволюционно сформировавшийся как универсальная защитно-приспособительная реакция организма на локальное повреждение тканей и органов. Основная биологическая цель воспаления заключается в изоляции, обезвреживании и удалении патогенного агента, а также некротизированных собственных клеток, с последующим замещением дефекта и восстановлением целостности ткани. Несмотря на то что воспаление имеет местный характер, при обширном поражении оно сопровождается выраженным синдромом системного воспалительного ответа.
Классические местные признаки воспаления были описаны еще античными врачами (Цельсом и Галеном). К ним относятся: покраснение (rubor), припухлость (tumor), жар (calor), боль (dolor) и нарушение функции (functio laesa). В основе всех этих проявлений лежат сложные биохимические и сосудисто-тканевые реакции, инициируемые медиаторами воспаления. Системные признаки включают лихорадку, лейкоцитоз, увеличение скорости оседания эритроцитов (СОЭ), а также массивный синтез печенью белков острой фазы (С-реактивного белка, гаптоглобина, церулоплазмина и других).
Этиология воспаления
Факторы, инициирующие повреждение и запускающие воспалительный каскад, называются флогогенными агентами. По происхождению они подразделяются на внешние (экзогенные) и внутренние (эндогенные).
Экзогенные флогогенные факторы включают биологические агенты (патогенные бактерии, вирусы, грибы, паразиты, яды змей и насекомых), физические воздействия (травмы, ионизирующее излучение, термические ожоги, гипоксия) и химические вещества (кислоты, щелочи, ксенобиотики, боевые отравляющие вещества). Эндогенные факторы возникают внутри самого организма в результате других патологических состояний. К ним относятся опухолевый распад, тромбоз, отложение солей (желчные или почечные камни), накопление иммунных комплексов или аутоиммунная агрессия.
Патогенез: основные стадии
Патогенез воспаления представляет собой комплекс последовательных стадий: альтерации (первичной и вторичной), эксудации (с микроциркуляторными расстройствами и миграцией лейкоцитов) и пролиферации (с последующей репарацией тканей).
Первая стадия — альтерация (повреждение). Первичная альтерация возникает непосредственно в результате воздействия флогогенного агента на клеточные мембраны. Это приводит к локальным метаболическим сдвигам: нарушению функции митохондрий, снижению синтеза АТФ, активации анаэробного гликолиза с накоплением молочной кислоты и развитию местного ацидоза. Нарушается работа ионных насосов: внутрь клетки массивно поступают ионы натрия, кальция и вода, вызывая ее набухание, тогда как ионы калия выходят в межклеточное пространство.
Вторичная альтерация обусловлена воздействием внутренних факторов самого организма — лизосомальных ферментов, активных форм кислорода (свободных радикалов), а также медиаторов воспаления, выделяемых активированными лейкоцитами. В условиях ацидоза гидролитические ферменты высвобождаются из разрушенных лизосом и начинают неселективно расщеплять белки, липиды и нуклеиновые кислоты. Лейкоциты генерируют кислородные радикалы (пероксид водорода, гипохлорит, супероксид-анион), которые путем пероксидного окисления липидов повреждают мембраны как патогенных микроорганизмов, так и интактных собственных клеток. Таким образом, вторичная альтерация значительно превосходит масштабы первичного повреждения и является механизмом "самоповреждения" ткани с целью радикального очищения очага.
Медиаторы воспаления
Медиаторы воспаления играют ключевую роль в координации патологического процесса. Они делятся на клеточные и гуморальные (плазменные).
Клеточные медиаторы включают биогенные амины (гистамин и серотонин), которые хранятся в гранулах тучных клеток (мастоцитов) и высвобождаются немедленно при их повреждении. Гистамин вызывает резкое расширение артериол, повышает проницаемость сосудов, провоцирует отек и усиливает болевую чувствительность. Эйкозаноиды (простагландины, лейкотриены, тромбоксаны) синтезируются de novo из полиненасыщенных жирных кислот клеточных мембран; они поддерживают воспаление, модулируют сосудистый тонус и вызывают хемотаксис. Цитокины (интерлейкины 1 и 6, фактор некроза опухоли, хемокины), секретируемые макрофагами и дендритными клетками, активируют эндотелий, привлекают лейкоциты в очаг и обеспечивают системные эффекты воспаления, передавая сигналы гипоталамусу для развития лихорадки.
Гуморальные медиаторы образуются в плазме крови в виде каскадных реакций. К ним относится кининовая система (брадикинин, каллидин), активируемая фактором Хагемана, которая вызывает вазодилатацию и боль. Система комплемента (особенно фракции C3a и C5a) стимулирует дегрануляцию тучных клеток, привлекает лейкоциты и формирует мембраноатакующий комплекс (MAC) для прямого разрушения бактерий.
Сосудистые реакции и эксудация
Микроциркуляторные нарушения при воспалении протекают в строгой последовательности, впервые описанной Ю. Конгеймом. В ответ на повреждение возникает кратковременный спазм артериол, сменяющийся артериальной гиперемией (расширением сосудов и увеличением притока крови). Клинически это проявляется покраснением и повышением местной температуры. Затем развивается венозная гиперемия — скорость кровотока замедляется, кровь сгущается, эритроциты набухают, возникает краевое стояние лейкоцитов. В дальнейшем кровоток приобретает маятникообразный характер (престаз) и может полностью остановиться (стаз), что приводит к обособлению очага воспаления от общего кровотока.
На фоне микроциркуляторных сдвигов развивается эксудация — выход жидкой части крови, богатой белком, в ткань. Этот процесс обусловлен двумя факторами: повышением гидростатического давления в капиллярах и резким увеличением проницаемости сосудистой стенки под воздействием гистамина и цитокинов. Одновременно из-за массивного распада белков повышается осмотическое и онкотическое давление в самой воспаленной ткани, что дополнительно "притягивает" жидкость из сосудов, формируя воспалительный отек (инфильтрат), сдавливающий нервные окончания и вызывающий боль.
Миграция лейкоцитов и фагоцитоз
Очищение очага воспаления обеспечивается выходом лейкоцитов из крови в ткани (эмиграция). Этот процесс начинается с активации эндотелия и экспрессии молекул клеточной адгезии. Сначала на клетках эндотелия появляются селектины, которые обеспечивают обратимое связывание (роллинг) лейкоцитов вдоль стенки сосуда. Затем активируются интегрины, обеспечивающие прочную, необратимую адгезию. Лейкоциты, распластываясь на эндотелии, выделяют ферменты, разрушают базальную мембрану и посредством амебоидного движения выходят в ткань (диапедез).
Существует строгая последовательность миграции: при остром бактериальном воспалении первыми в очаг устремляются нейтрофилы (в первые 2-6 часов), затем моноциты, трансформирующиеся в макрофаги, и позже — лимфоциты. При аллергических реакциях или паразитарных инвазиях в эксудате преобладают эозинофилы.
Попав в очаг воспаления посредством хемотаксиса, лейкоциты осуществляют фагоцитоз, детально изученный И. И. Мечниковым. Процесс включает четыре стадии: сближение (хемотаксис), прилипание к опсонизированной поверхности микроорганизма, поглощение с образованием фагосомы и переваривание путем слияния с лизосомами (формирование фаголизосомы). Внутри фаголизосомы микроорганизмы уничтожаются с помощью кислого pH, активных кислородных радикалов (респираторный взрыв) и ферментов.
Пролиферация и репарация
Завершающая стадия воспаления наступает после устранения флогогенного агента. Происходит смена метаболического профиля: на смену разрушительным катаболическим процессам приходят анаболические (синтез ДНК, РНК, белков). Макрофаги под влиянием Т-хелперов второго типа переходят в альтернативно активированное состояние. Они начинают секретировать противовоспалительные интерлейкины (ИЛ-10, ИЛ-4), ингибиторы протеаз и антиоксиданты (глутатионредуктаза, каталаза), которые нейтрализуют радикалы и ферменты.
Для восстановления дефекта ткани выделяются факторы роста (эпидермальный, тромбоцитарный, трансформирующий, сосудистый эндотелиальный), стимулирующие деление клеток. Фибробласты активно синтезируют коллаген и гликозаминогликаны, формируя грануляционную ткань. В очаг прорастают новые кровеносные сосуды (ангиогенез). Восстановление может идти по пути полной регенерации (замещение идентичными клетками паренхимы) или фиброплазии (замещение дефекта соединительной тканью с образованием рубца). Контроль избыточной клеточной пролиферации обеспечивается кейлонами и контактным торможением делящихся клеток.
См. также
Патологическая физиология Иммунитет Фагоцитоз Инфекционные заболевания Апоптоз