Стадия удаления фрагментов погибших клеток

На поверхности апоптозных телец экспрессируются лиганды, с которыми взаимодействуют рецепторы фагоцитирующих клеток. Фагоциты обнаруживают, поглощают и разрушают апоптозные тельца. Благодаря этому, содержимое разрушенной клетки практически не попадает в межклеточное пространство, а при апоптозе как правило отсутствует воспалительная реакция. Этот признак отличает апоптоз от некроза, который сопровождается развитием перинекротического воспаления.

Проявления повреждений клеток

Любое повреждение клетки вызывает в ней разной степени выраженности специфические и неспецифические изменения (рис. 5-20).

Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-20» Ы

Рис. 5-20. Проявления повреждения клетки.

Специфические изменения клеток при повреждении

Специфические изменения клеток при повреждении характерны для данного патогенного фактора при действии его на различные клетки. Так, повышение осмотического давления в клетке сопровождается ее гипергидратацией, растяжением мембран и нарушением их целостности. Разобщители окисления и фосфорилирования (например, ВЖК, Ca²⁺) снижают или блокируют сопряжение этих процессов и уменьшают эффективность биологического окисления, что ведет к накоплению в клетке избытка Na⁺.

Действиеразличных повреждающих агентов на определенные виды клетоквызывает специфические для этих клеток изменения. Например, влияние разнообразных (химических, физических, биологических) патогенных факторов значительной силы на мышечные элементы сопровождается развитием контрактуры, на эритроциты — их гемолизом и выходом Hb.

Неспецифические изменения клеток при повреждении

Неспецифическими (стереотипными, стандартными) изменениями в клетках обозначают те, которые развиваются при повреждении различных видов клеток самыми разными патогенными воздействиями(например, гипоксия, ацидоз, чрезмерная активация свободнорадикальных и перекисных реакций, денатурация молекул белка, повышение проницаемости клеточных мембран, дисбаланс ионов).

Выявление конкретного спектра выраженных в разной мере специфических и неспецифических изменений в клетках органов и тканей дает возможность судить о характере и силе действия патогенного фактора, о степени и масштабе повреждения, а также об эффективности (или неэффективности) применяемых для лечения медикаментозных и немедикаментозных средств. Например, по изменению активности в плазме крови относительно специфического для клеток миокарда MB-изофермента КФК и содержания миоглобина в сопоставлении с динамикой таких неспецифических показателей как [K⁺] (калий выходит из поврежденных кардиомиоцитов) изменений на ЭКГ, показателей сократительной функции различных регионов сердца можно судить о степени и объеме повреждения сердца при его инфаркте.

Механизмы адаптации клеток при их повреждении

Действие на клетку патогенных факторов сопровождается активацией (или включением) различных реакций и процессов, направленных на устранение либо уменьшение степени повреждения и его последствий, а также обеспечивающих устойчивость клеток к повреждению. Совокупность этих реакций обеспечивает приспособление (адаптацию) клетки к изменившимся условиям ее жизнедеятельности.

Комплекс адаптивных реакций клеток условно деляют на внутриклеточные и межклеточные (рис. 5-21).

Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-21» Ы

Рис. 5-21. Механизмы адаптации клетки при ее повреждении.

Внутриклеточные адаптивные механизмы

К внутриклеточным адаптивным механизмам относят следующие реакции и процессы.

· Компенсация нарушений энергетического обеспечения клетки.

· Защита и репарация мембран и ферментов клетки.

· Уменьшение выраженности или устранение дисбаланса ионов и воды в клетке.

· Устранение дефектов генетической программы клетки и механизмов ее реализации.

· Компенсация расстройств механизмов регуляции внутриклеточных процессов.

· Снижение функциональной активности клеток.

· Регенерация.

· Гипертрофия.

· Гиперплазия.

Компенсация нарушений энергообеспечения

Механизмы компенсации нарушений энергетического обеспечения клетки приведены на рисунке 5-22.

Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-22» Ы

Рис. 5-22. Механизмы компенсации нарушений энергетического обеспечения клетки при ее повреждении.

При повреждении клетки, как правило, в большей или меньшей мере повреждаются митохондрии и снижается ресинтез АТФ в процессе тканевого дыхания. Эти изменения служат сигналом для включения компенсационных механизмов:

Ú увеличения продукции АТФ в системе гликолиза;

Ú повышения активности ферментов, принимающих участие в процессах окисления и фосфорилирования (при слабой или умеренной степени повреждения клеток);

Ú активации ферментов транспорта энергии АТФ (адениннуклеотидтрансферазы, КФК);

Ú повышения эффективности действия ферментов утилизации энергии АТФ (АТФаз);

Ú ограничения функциональной активности клетки;

Ú снижения интенсивности пластических процессов в клетке.

Защита мембран и ферментов

Защиту мембран и ферментов клеток осуществляют указанные на рисунке 5-23 механизмы.

Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-23» Ы

Рис. 5-23. Механизмы защиты мембран и ферментов клетки при ее повреждении: АОЗ — факторы антиоксидантной защиты.

Ферменты АОЗ (СОД, инактивирующая радикалы O₂^–. Каталаза и глутатионпероксидазы, расщепляющие соответственно Н₂О₂ и липиды) уменьшают патогенные эффекты свободнорадикальных и перекисных реакций. Активация буферных систем клетки ведет к уменьшению внутриклеточного ацидоза. Повышение активности ферментов микросом (особенно ферментов эндоплазматической сети) усиливает физико-химическую трансформацию патогенных агентов путем их окисления, восстановления, деметилирования и т.д. Дерепрессия генов имеет следствием активацию синтеза компонентов мембран (белков, липидов, углеводов) взамен поврежденных или утраченных.

Устранение/уменьшение степени дисбаланса ионов и жидкости

Механизмы уменьшения выраженности или устранения дисбаланса ионов и воды в клетке приведены на рисунке 5-24.

Ы ВЕРСТКА ЭГ Рисунок 5–24 слишком широк, надо бы перекомпоновать текст. Запросил Сергея Ивановича Ы

Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-24» Ы

Рис. 5-24. Механизмы уменьшения степени (устранения) дисбаланса ионов и воды в клетке при ее повреждении.

Существенное снижение степени расстройств обмена жидкости и ионов обеспечивают:

Ú активация процессов энергетического обеспечения ионных насосов;

Ú повышение активности ферментов, принимающих участие в транспорте ионов;

Ú изменение интенсивности и характера метаболизма (например, усиление гликолиза сопровождается высвобождением K⁺, содержание которого в поврежденных клетках уменьшено в связи с повышением проницаемости их мембран);

Ú нормализация внутриклеточных буферных систем (например, активация карбонатного, фосфатного, белкового буферов способствует восстановлению оптимального соотношения в цитозоле и трансмембранного распределения ионов K⁺, Na⁺, Ca²⁺ и других, в частности, путем уменьшения содержания в клетке [Н⁺]).

Доказано, что уменьшение степени дисбаланса ионов, в свою очередь, может сопровождаться нормализацией содержания и циркуляции внутриклеточной жидкости, объема клеток и их органелл.

Устранение генетических дефектов

Механизмы устранения дефектов генетической программы клетки и экспрессии генов представлены на рисунке 5-25.

Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-25» Ы

Рис. 5-25. Устранение дефектов генетической программы клетки и механизмы ее реализации.

Устранение мелкомасштабных изменений в геноме осуществляют деметилазы. Они удаляют метильные группы и лигазы, устраняют разрывы в цепях ДНК, возникающие под действием ионизирующего излучения, свободных радикалов и др. Особое значение имеет репарация ДНК, как эксцизионная, так и рекомбинационная. Устранение нарушений механизмов реализации генетической программы клетки может нормализовать нуклео- и цитотомию, транскрипцию, трансляции и др.

Нормализация механизмов регуляции внутриклеточных процессов

Реакции, компенсирующие нарушения механизмов восприятия клеткой регулирующих влияний, указаны на рисунке 5-26.

Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-26» Ы

Рис. 5-26. Механизмы компенсации расстройств регуляции клетки при ее повреждении.

Кроме того, в поврежденной клетке расстраиваются механизмы обратной связи в метаболических путях (например, концентрация конечных продуктов по принципу положительной или отрицательной обратной связи изменяет активность ферментов в начале цепочки).

Оптимизация функциональной активности клеток

Важный механизм защиты клетки — снижение выраженности или полное прекращение выполнения клеткой ее специфических функций. Это позволяет перераспределить ресурсы и тем самым увеличить возможности адаптации клетки для компенсации изменений, вызванных повреждающим фактором. При этом энергия, уходившая на выполнение специфической клеточной функции, позволяет клетке легче скомпенсировать изменения метаболизма, вызванные повреждающим фактором. В результате степень и масштаб повреждения клеток при действии патогенного фактора существенно снижаются, а после прекращения его действия отмечается более интенсивное и полное восстановление клеточных структур и их функции.

К главным механизмам, обеспечивающим временное понижение функции клеток, можно отнести:

Ú уменьшение эффекторной импульсации от нервных центров;

Ú снижение числа или чувствительности рецепторов на поверхности клетки;

Ú внутриклеточное регуляторное подавление метаболических реакций;

Ú репрессию активности отдельных генов.

Типовые приспособительные изменения при повреждении клеток

Адаптация клеток в условиях повреждения происходит не только на метаболическом и функциональном уровнях. Длительное, повторное или значительное повреждение ведет к существенным структурным перестройкам в клетке, имеющим адаптивное значение. Такая адаптация к действию повреждающих факторов происходит путем типовых приспособительных изменений клетки или клеточной системы (гипотрофия, гипертрофия, гиперплазия, метаплазия, дисплазия). Например, в условиях хронического венозного застоя в печени кислородное голодание гепатоцитов сопровождается их атрофией. Процессы атрофии, гипертрофии, гиперплазии, а также регенерации рассмотрены в «Приложения» (см. «Справочник терминов» на компакт-диске).

Белки теплового шока

При воздействии на клетку повреждающих факторов (изменения температуры, гипоксия, химические факторы, инфицирование вирусом и др.) происходит интенсификация синтеза белков теплового шока (HSP, от Heat Shock Proteins; по-другому — белки стресса). Это может защитить клетку от повреждений и предотвратить ее гибель. Наиболее распространены HSP с Mr 70 000 (hsp70) и 90 000 (hsp90).

Механизм действия этих белков многообразен и состоит в регуляции сборки, свертывания и развертывания других белков. Таким образом белки стресса предотвращают накопление в клетке белковых агрегатов. Примером повышенной резистентности, обусловленной белками теплового шока, могут служить опухолевые клетки, которые экспрессируют повышенное содержание HSP70, что защищает их от повреждения и гибели.

Межклеточные адаптивные механизмы

Для межклеточных (системных) механизмов адаптации к повреждению характерно взаимодействие клеток друг с другом. Такое взаимодействие осуществляется несколькими путями:

Ú обменом метаболитами и местными БАВ (например, цитокинами или ионами;

Ú развитием иммунных реакций;

Ú изменениями лимфо- и кровообращения или нейро-эндокринных влияний.

Примеры адаптивных реакций

При системной гипоксии уменьшение содержания кислорода в крови может привести к повреждению, прежде всего, клеток мозга. Это рефлекторно (через раздражение хеморецепторов) стимулирует активность дыхательного центра. В результате увеличивается объем альвеолярной вентиляции, что ликвидирует или уменьшает недостаток кислорода в крови и тканях.

Повреждение клеток в условиях гипогликемии может быть уменьшено в результате адаптивной реакции: увеличения выработки гормонов, способствующих повышению в плазме крови содержания глюкозы (ГПК) и транспорта ее в клетки: глюкагона, адреналина, глюкокортикоидов, соматотропного гормона (СТГ) и др.

Патогенные факторы антигенный природыактивируют иммунные механизмы защиты: система ИБН с помощью фагоцитов, антител и/или T-лимфоцитов инактивирует эндо- и экзогенные АГ, способные повредить клетки организма.

Указанные выше и другие системы в норме обеспечивают адекватное реагирование организма в целом на различные воздействия эндо- и экзогенного происхождения. В условиях патологии они участвуют в реализации механизмов защиты, компенсации и восстановления поврежденных структур и нарушенных функций клеток, органов и тканей.

Повышение устойчивости клеток к повреждению

Мероприятия и средства активного повышения устойчивости интактных клеток к действию патогенных факторов и стимуляции адаптивных механизмов при повреждении клеток приведены на рисунке 5-27.

Ы ВЕРСТКА ЭГ По-моему, Рисунок 5-27 слишком широк, надо бы перекомпоновать текст. Запросил Сергея Ивановича Ы

Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-27» Ы

Рис. 5-27. Мероприятия по снижению степени (устранению) повреждения клеток.

Профилактические и лечебные мероприятия при повреждении клеток

Агенты, имеющие целью защиту интактных клеток от повреждения (профилактические) или стимуляцию адаптивных механизмов при их альтерации (лечебные), делят на немедикаментозные, медикаментозные и комбинированные.

Немедикаментозные средства применяют, главным образом, с целью профилактики повреждения клетки. Эти средства повышают устойчивость клеток органов и тканей, а также организма в целом к ряду патогенных агентов. Например, тренировка организма (по определенной схеме) умеренной гипоксией, стрессорными факторами, физическими нагрузками и охлаждением увеличивает резистентность к значительной гипоксии, ишемии, холоду, инфекционным агентам, ионизирующей радиации и другим агентам. В связи с этим тренировку указанными и иными воздействиями применяют для профилактики повреждений клеток при различных болезнях, а также как один из методов стимуляции репаративных процессов.

В основе увеличения резистентности клеток при тренировке лежит повышение надежности и мощности регулирующих систем, механизмов энергетического и пластического обеспечения клеток, их компенсаторных, восстановительных и защитных реакций, репарации ДНК, механизмов синтеза белков, процессов формирования субклеточных структур и других изменений, обеспечивающих повышение резистентности клеток к повреждающим агентам.

Лекарственные средства (ЛС) применяют в основном для активации адаптивных механизмов после воздействия патогенного агента. Большинство ЛС применяют с целью этиотропной или патогенетической терапии. К числу основных воздействий, имеющих целью уменьшить силу патогенного действия на клетки и/или блокировать механизм развития патологического процесса, относят:

Ú снижение степени или устранение нарушений процессов энергетического обеспечения клеток;

Ú защиту их мембранного аппарата и ферментов;

Ú коррекцию и защиту механизмов трансмембранного переноса, внутриклеточного распределения ионов и контроля объема клеток;

Ú предотвращение повреждения генетического аппарата клетки;

Ú коррекцию механизмов регуляции и интеграции внутриклеточных процессов.

Комбинированные воздействия дают наибольший эффект: как лечебный, так и профилактический.

Общие принципы терапии и профилактики повреждения клетки

К общим принципам терапии и профилактики относят этиотропный, патогенетический и саногенетический принципы.

Этиотропные воздействия. Они устраняют, прекращают, уменьшают силу и/или длительность действия патогенных факторов на клетки, а также устраняют условия, способствующие реализации этого действия.

Саногенетические мероприятия имеют целью активацию адаптивных механизмов (компенсации, защиты, восстановления и приспособления клеток) к изменившимся условиям.

Патогенетические воздействия. Направлены на разрыв звеньев механизма развития (патогенеза) патологического процесса. При повреждении клетки они корректируют и/или стимулируют механизмы энергоснабжения клеток, защищают их мембраны и ферменты, механизмы трансмембранного переноса, внутриклеточного распределения ионов и контроля объема клеток, предотвращают действие факторов, вызывающих изменения в генетическом аппарате клеток, модифицируют регуляторные влияния на клетки.

Принципы,цели и примеры мероприятий по коррекции и защите механизмов энергоснабжения клеток при их альтерации приведены в таблице 5-4.

Таблица 5-4. Принципы коррекции и защиты механизмов энергетического обеспечения клеток при их повреждении

Защита мембран и ферментов клеток

Цели воздействий и примеры лекарственных средств для защиты мембран и ферментов клетокприведены в таблице 5-5.

Ы Верстка Таблица 5-5 Ы

Таблица 5-5. Защита мембран и ферментов клеток при повреждении

Цели, примеры мероприятий и групп лекарственных средств, применяемых для коррекции и защиты механизмов обмена ионов и жидкостиприведены в таблице 5-6.

Устранение дисбаланса ионов в клетке, как правило, сопровождается нормализацией содержания в ней воды и не требует специального лечения. Однако при ряде заболеваний необходимы ЛС, уменьшающие общее содержание жидкости в организме, и в т.ч. внутриклеточной, например мочегонные средства (таблица 5-6).

Ы Верстка Таблица 5‑6 Ы

Таблица 5-6. Принципы коррекции и защиты механизмов транспорта ионов и контроля объема клеток

Для предотвращения действия факторов, вызывающих изменения в генетическом аппарате клеток: проводят специальные организационные и гигиенические мероприятия (одевают спецодежду, экранизируют источники радиоактивного излучения); применяют ЛС, повышающие устойчивость клеток организма к действию мутагенных факторов, главным образом ионизирующего излучения. Эти вещества получили название радиопротекторов (радиозащитных или противолучевых препаратов). Радиопротекторы(в зависимости от их происхождения и механизма действия) делят на биологические и фармакологические. Биологические радиопротекторы повышают радиорезистентность клеток организма за счет активации неспецифических механизмов и снижения чувствительности клеток к мутагенным факторам. В связи с этим их применяют в основном с профилактической целью. В качестве биологических радиопротекторов используют витамины C, PP, гормоны, коферменты, адаптогены (экстракты и настойки элеутерококка, женьшеня, китайского лимонника и др.).Фармакохимические радиопротекторы оказывают защитное действие благодаря стимуляции механизмов репарации ДНК, торможения репликации (когда структура ДНК максимально уязвима), а также инактивации продуктов свободнорадикальных и перекисных реакций. К числу широко применяемых фармакохимических радиопротекторов относят аминотиолы (например, цистамин, пропамин), индолилалкиламины (мексамин, серотонин), биогенные амины (гистамин, тирамин, адреналин), полисахариды. Обнаружению и устранению мутаций способствуют также воздействия, направленные на защиту мембран и ферментов клеток (см. таблицу 5-4), в т.ч. ферментов репаративного синтеза ДНК.

Для коррекции регуляторных влияний на клетки применяют препараты гормонов, нейромедиаторов, циклических нуклеотидов и др. Методы и схемы их применения различны в зависимости от характера повреждения и развивающегося в связи с этим патологического процесса.

Лекарственные средства и повреждение клетки

Применение ЛС при различных болезнях и патологических процессах может сопровождаться существенными изменениями фармакокинетики (всасывания, распределения в органах и тканях, метаболизма и экскреции) и фармакодинамики (эффектов и механизмов действия). Это требует текущего контроля за характером и выраженностью действия ЛС и при необходимости — коррекции или изменения схем их применения.

Наиболее частые причины изменения фармакокинетики и фармакодинамики ЛС при повреждении клеток — нарушения превращений препаратов в процессе метаболических реакций (биотрансформация) или в результате соединения с различными химическими группами и молекулами (конъюгация). Например, снижение активности ферментов микросом клеток, в частности печени, в которой трансформируются и инактивируются многие ЛС, может сопровождаться увеличением продолжительности или выраженности эффекта ЛС.

Нарушение превращений ЛС в поврежденных клетках может привести к разным последствиям:

Ú образование высокотоксичных соединений (например, фенетидина из фенацетина);

Ú изменение характера действия ЛС (например, метаболит антидепрессанта ипразина^Ã Ы автору!данного препарата нет в реестре зарегистрированных в РФ лекарственных средств Ы— изониазид обладает противотуберкулезной активностью);

Ú накопление (кумуляция) избытка препарата в органах и тканях.

Существенным фактором, влияющим на эффекты ЛС, является изменение реактивных свойств клеток, поврежденных в результате болезни или патологического процесса. Так, эффекты дыхательных аналептиков [лобелин, цитизин (цититон^ª)], проявляющиеся на фоне нормального дыхания или при умеренной гипоксии углублением и учащением дыхания, существенно снижаются по мере нарастания степени гипоксии. Более того, применение высоких доз этих средств на этапах, предшествующих клинической смерти, нередко вызывает угнетение дыхательного центра.

Повторное применение ЛС в условиях повреждения клеток при различных патологических процессах и заболеваниях может вызвать:

Ú повышение чувствительности к ЛС (сенсибилизация);

Ú ускорение привыкания к препарату (толерантность);

Ú формирование состояний, характеризующихся выраженным или даже непреодолимым желанием повторного приема данного ЛС (лекарственная зависимость);

Ú развитие тяжелых состояний как результате приема ЛС (лекарственная непереносимость).

Некоторые ЛС оказывают действие лишь на измененные или поврежденные клетки (например, сердечные гликозиды наиболее эффективны в условиях сердечной недостаточности; жаропонижающие средства оказывают более выраженное влияние при лихорадке). Это обусловлено тем, что действие указанных и некоторых других средств связано, в основном, с подавлением звеньев патогенеза, формирующихся при данном заболевании или патологическом процессе. Например, при сердечной недостаточности нарушается транспорт Ca²⁺ в кардиомиоциты. В этих условиях сердечные гликозиды, тормозя активность Na⁺,K⁺-АТФазы, препятствуют выходу Ca²⁺ из клеток, что способствует активации актомиозинового взаимодействия и, как следствие — повышению сократительной функции миоцитов.

Глава 6

· Патофизиология воспаления

Воспаление — это изначально местный процесс. Однако в его возникновении, развитии и исходах принимают участие практически все ткани, органы и физиологические системы организма.

Терминология

Для обозначения воспаления в какой-либо ткани или органе используют их латинское или греческое название и добавляют терминологический суффикс «ИТ» (в сочетании с греко-латинским названием ткани или органа — itis). Например, воспаление кожи — дерматит, печени — гепатит, почки — нефрит, оболочек мозга — менингит, миокарда — миокардит, стенки вены — флебит и т.д. Отдельные разновидности воспаления имеют специальные названия: воспаление легких — пневмония; локальное гнойное воспаление — абсцесс; разлитое гнойное воспаление — флегмона.

Этиология

Воспаление — результат воздействия на организм патогенных факторов различного генеза (причин воспаления) в определенных условиях.

Причины воспаления

Причины воспаления в зависимости от их природы и происхождения приведены на рисунке 6-1.

Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-1» Ы

Рис. 6-1. Причины воспаления.

Природа флогогенного фактора

Природа флогогенного фактора может быть физической, химической или биологической.

Физические факторы. Наиболее часто это: механическая травма тканей, чрезмерно высокая или низкая температура, воздействие электрического тока или лучистой энергии, внедрение в ткань инородного тела и т.п.

Химические факторы. Это экзо- и эндогенные органические или неорганические кислоты и щелочи в высоких концентрациях; избыток в тканях органических соединений: продуктов метаболизма, экскретов, компонентов биологических жидкостей (молочной, пировиноградной и других кислот, а также их солей; желчи; мочи; мочевины; солей кальция и др.); ЛС, вводимые в ткани (в частности — гипертонические растворы кальция хлорида, калия хлорида, натрия хлорида, карбонатов; камфора; некоторые витамины) и др.

Биологические агенты — одна из наиболее распространенных причин воспаления: инфекционные (вирусы, риккетсии, бактерии, а также одно- и многоклеточные паразиты, грибы); иммуноаллергические (комплексы АГ‑АТ; антигенно- и генетически чужеродные структуры, например, денатурированные белки или погибшие участки ткани; инфицированные вирусом или опухолевые клетки; аутоантитела); токсины насекомых, животных, растений.

Происхождение флогогенных факторов

В зависимости от происхождения флогогенные факторы делят на экзогенные и эндогенные. В свою очередь, в каждой из этих групп выделяют инфекционные и неинфекционные агенты.

Экзогенные причины воспаления.Наиболее частыми причинами воспаления являются биологические агенты: паразиты; микроорганизмы (бактерии, риккетсии, вирусы); патогенные грибы; токсины и яды растений, насекомых и животных; чужеродная плазма, сыворотка (например, при вакцинации) или цельная кровь; компоненты некротизированных клеток; трансплантаты аллогенных тканей или органов.

Эндогенные причины воспалениячаще всегопредставляют собой биологические агенты (продукты деструкции поврежденных или погибших тканей, например, в результате их ушиба, ожога, отморожения или нарушения кровотока в них; активировавшаяся условно-патогенная микрофлора; иммуноаллергические комплексы «АГ+АТ+комплемент» и др.); эндогенные химические вещества (в частности — продукты нормального или нарушенного метаболизма, если они не выводятся из организма с экскретами; избыток продуктов липопероксидных реакций). Так, при почечной недостаточности в некоторых тканях накапливается мочевая кислота и ее соли, мочевина и другие продукты азотистого обмена, что сопровождается развитием воспаления — возникают бронхиты, пневмонии, гастриты, энтероколиты, дерматиты. При нарушении функции печени, расстройстве обмена желчных пигментов, последние, а также другие компоненты желчи, могут в избытке накапливаться в различных тканях, приводя к развитию в них воспаления.

Выраженность воспалительного эффекта при действии флогогенных факторов зависит не только от их природы или происхождения, но и от интенсивности их воздействия: чем она выше, тем, как правило, более остро протекает воспалительная реакция.

Условия, влияющие на возникновение и особенности развития воспаления

Возможность возникновения (или невозникновения) и характер развития воспаления определяется рядом условий, при которых реализуется действие причинного фактора. К числу наиболее значимых условий относят реактивность организма и регионарные особенности тканей.

Реактивность организма

Реактивность организма может быть нормальной, повышенной и сниженной.

При нормальной реактивности организма выраженность, масштаб и другие особенности течения воспаления адекватны флогогенному фактору. В этом случае говорят о нормергическом течении воспаления.

Повышенная или качественно измененная реактивность организма (например, при его сенсибилизации аллергеном) проявляется чрезмерной воспалительной реакцией со значительным повреждением ткани или органа. Такой характер воспаления обозначают как гиперергический.

Сниженная реактивность организма (например, у детей первых месяцев и лет жизни; у лиц, перенесших обострения хронических заболеваний; у людей преклонного возраста) характеризуется незначительно выраженным воспалением. В таком случае его называют гипоергическим.

Регионарные особенности воспаления

Регионарные особенности тканей или органов, подвергшихся воздействию флогогенного агента, важны для возникновения и характера развития воспаления. Так, хроническая локальная травматизация тканей, дистрофические процессы, нарушения кровообращения, пониженная активность механизмов иммунной и неиммунной резистентности облегчают реализацию действия патогенного фактора и нередко усугубляют повреждение тканей в очаге воспаления.

Механизм развития острого воспаления

Возникнув под влиянием повреждающего фактора, воспаление характеризуется развитием, как правило, более или менее стереотипного и динамичного комплекса изменений в очаге воспаления и в организме в целом. Вместе с тем (учитывая, что воспаление в большинстве случаев является звеном патогенеза разных болезней), характер и динамика воспалительных изменений при разных заболеваниях и у различных пациентов имеют специфику.

Компоненты механизма развития острого воспаления

Закономерная динамика воспаления как типового патологического процесса определяется тем, что в основе его развития лежит несколько общих и взаимосвязанных компонентов. Каждый из компонентов воспаления, в свою очередь — сложный динамический комплекс взаимозависимых реакций, процессов и факторов.

Как правило, по ходу воспаления, преимущественно альтеративные изменения в очаге воспаления закономерно сменяются преимущественно экссудативными и далее — преимущественно пролиферативными.

В большинстве случаев, особенно при значительной площади воспаления и/или его хроническом течении, даже в соседних с очагом воспаления участках одновременно выявляются признаки различных его компонентов— и альтерации, и экссудации, и пролиферации.

Определенная пространственная и временная мозаика этих компонентов в очаге воспаления обусловливает, с одной стороны, закономерный характер развития и проявлений воспаления, а с другой — своеобразие его течения у каждого конкретного пациента.

Наиболее значимые компоненты механизма развития острого воспаления:

Ú альтерация;

Ú сосудистые реакции и изменения крово‑ и лимфообращения;

Ú экссудация;

Ú эмиграция лейкоцитов и выход других ФЭК (форменные элементы крови) в ткань;

Ú фагоцитоз;

Ú пролиферация (рис. 6-2).

Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-2» Ы

Рис. 6-2. Компоненты воспаления. ФЭК — форменные элементы крови.

Альтерация

Альтерация — первое и непосредственное следствие повреждающего действия флогогенного фактора и инициальное звено механизма развития воспаления.

Альтерация, как первичная, так и вторичная, представляют собой сложный комплекс изменений (рис. 6-3).

Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-3» Ы

Рис. 6-3. Альтерация как компонент воспаления.

Зоны первичной и вторичной альтерации

В очаге воспаления выделяют зоны первичной и вторичной альтерации. Их характеристики приведены в таблице 6-1.

Таблица 6-1. Характеристики зон первичной и вторичной альтерации в очаге воспаления

Зона первичной альтерации

Причина формирования этой зоны— флогогенный фактор, действующий на ткань.

Локализуетсяонавместе прямого контакта причины воспаления с тканью (эта зона — эпицентр очага воспаления).

Основные механизмы повреждениятканей в зоне первичной альтерации:

Ú расстройства энергетического обеспечения функций и пластических процессов в поврежденной ткани;

Ú изменение мембран и ферментов клеток, а также структур межклеточного вещества;

Ú нарушение трансмембранного переноса и градиента ионов, соотношения их между собой, содержания жидкости внутри и за пределами клетки и в зоне альтерации в целом;

Ú расстройства регуляциив очаге воспаления.

В зоне первичной альтерации воспаление проявляется:

Ú нарушением функций поврежденных, но еще жизнеспособных участков ткани вне зоны некроза;

Ú некрозом избыточно поврежденных тканей;

Ú значительными физико-химическими изменениями;

Ú различными формами дистрофии.

Время начала развития вышеуказанных изменений колеблется в широком диапазоне и определяется особенностями флогогенного фактора, состоянием ткани или органа, подвергшегося его воздействию; реактивностью организма. Тем не менее, первые изменения выявляются сразу после воздействия причины воспаления на ткань.

Зона вторичной альтерации

Причины формированиязоны вторичной альтерации:

Ú воздействие флогогенного агента (хотя за пределами эпицентра очага воспаления эффективность его значительно ниже);

Ú влияние факторов, вторично формирующихся в зоне первичной альтерации в связи с образованием медиаторов воспаления, развитием метаболических, физико-химических и дистрофических изменений.

Локализуется зона вторичной альтерациичастично в месте контакта флогогенного агента с тканью (там, где сила его воздействия была максимальной), но в основном — вокруг области первичной альтерации. Обычно площадь этой зоны значительно больше площади первичной.

Механизмы развития зоны вторичной альтерации включают:

Ú расстройства местной нервной регуляции (в связи с повреждением тел нейронов, нервных стволов и/или их окончаний, синтеза и накопления нейромедиаторов);

Ú нарушение высвобождения нейромедиаторов (норадреналина, ацетилхолина и др.) симпатической и парасимпатической системы в очаге воспаления и стадийные изменения чувствительности тканей к ним в этом очаге;

Ú расстройства аксонного транспорта трофических и пластических факторов (углеводов, липидов, белков, адениннуклеотидов, нуклеиновых кислот, БАВ, ионов и других агентов) от тел нейронов к соматическим клеткам;

Ú стадийные изменения тонуса сосудов микроциркуляторного русла и в связи с этим — расстройства кровообращения в зоне вторичной альтерации очага воспаления;

Ú реализацию эффектов БАВ, поступающих из зоны первичной альтерации, а также образующихсяся за пределами очага воспаления.

В совокупности названные выше изменения обусловливают расстройства обмена веществ, значительные физико-химические сдвиги в зоне вторичной альтерации, развитие различных видов дистрофий и даже некроза.

Проявляется воспаление в зоне вторичной альтерации характерными для нее:

Ú изменениями структуры клеток и межклеточного вещества тканей, обычно обратимыми (например, признаки повреждения клеток, архитектуры ткани и др.);

Ú расстройствами метаболизма(выражается различными отклонениями в обмене веществ и развитии);

Ú умеренными отклонениями физико-химических параметров (например, рН, осмоляльности жидкости, температуры тканей, трансмембранного распределения ионов);

Ú обратимыми изменениями функции тканей и органов.

Время начала формирования измененийв зоне вторичной альтерации несколько позже (на секунды/минуты), чем формирование зоны первичной альтерации.

Интенсивность формирования различных зон альтерации, выраженность изменений в них и соотношение их размеров существенно различаются и в каждом конкретном случае зависят от причины воспаления, структурных и функциональных особенностей ткани или органа, в котором развивается воспаление, реактивности организма и других условий.

Далее анализируют изменения, в основном, в очаге острого воспаления. Механизмы, проявления и последствия этих изменений рассмотрены в основном для зоны вторичной альтерации. Это объясняют тем, что при большинстве форм воспаления именно эта зона доминирует как по площади, так и по своему значению. Именно в этой зоне формируются и реализуются процессы, обеспечивающие локализацию, нейтрализацию, уничтожение и элиминацию флогогенного агента, а также — ликвидацию последствий его патогенного воздействия.

Структурные изменения

Причинаизменения структуры клеток и других гистологических элементов в очаге воспаление в течение первых минут после повреждения — прямое действие флогогенного агента. На более поздних этапах, дополнительно к прямому эффекту флогогена присоединяется влияние вторичных факторов: метаболических, физико-химических, микроциркуляторных и регуляторных расстройств.

Основные механизмы морфологических изменений в очаге воспаления:

Ú нарушение энергетического обеспечения клеток;

Ú повреждение их мембран и ферментов;

Ú дисбаланс ионов и воды;

Ú нарушения местных (клеточных и органно-тканевых) механизмов регуляции.

Проявления изменений в тканях весьма разнообразны: от минимальных структурных отклонений до деструкции и некроза ткани. Структурные изменения происходят как в клетках, так и в строме тканей и органов.

Существенную роль в потенцировании повреждения клеточных и неклеточных структур играют высвобождающиеся из лизосом и активирующиеся в очаге воспаления гидролазы: протеазы, липазы, фосфолипазы, эластазы, коллагеназы и другие ферменты. Их источником являются как клетки самой поврежденной ткани, так и находящиеся в ней лейкоциты, а при септическом воспалении — и микроорганизмы.

Для клеток при воспалительной альтерации характерны изменения в их цитозоле, а также — повреждение плазмолеммы и мембран органелл (митохондрий, лизосом, эндоплазматической сети, комплекса Гольджи и др.). В связи с этим меняется их форма, размеры, число, а также функции органелл и клетки в целом.

Изменения обмена веществ

В очаге воспаления наблюдаются закономерные фазные изменения метаболизма.

Их причины: действие флогогенного фактора и вторичные расстройства в ткани, выражающиеся в перестройке местных механизмов нервной и гуморальной регуляции, микроциркуляции, в формировании физико-химических сдвигов.

На начальном этапе воспаления в ткани (не только зоны первичной, но и вторичной альтерации) преобладают реакции катаболизма, затем — при развитии артериальной гиперемии и активации процессов пролиферации, как правило, доминируют анаболические реакции.

Биологический «смысл» изменений метаболизма заключается в энергетическом и пластическом обеспечении местных адаптивных реакций в очаге воспаления, направленных на локализацию, уничтожение и элиминацию флогогенного агента, а также на ликвидацию патогенных последствий его воздействия.

Углеводный обмен

В очаге воспаления метаболизм углеводов претерпевает характерные изменения, выражающиеся в преобладании гликолиза и развитии ацидоза.

Причина этих изменений—действие флогогенного агента и других факторов, активирующихся или образующихся в ходе воспалительной реакции. Они вторично, повреждают мембраны и ферменты митохондрий. К этим факторам относят:

Ú свободные радикалы, перекисные соединения, вещества с детергентным действием (ВЖК, гидроперекиси липидов), гидролазы лизосом, избыток Н⁺ и других агентов;

Ú избыток ионов Ca²⁺, оказывающих (наряду с жирными кислотами) существенное разобщающее действие на процесс окислительного фосфорилирования;

Ú увеличение в клетках содержания АДФ, АМФ и неорганического фосфата, что активирует ключевые ферменты гликогенолиза и гликолиза.

В связи с этим в очаге воспаления начинает возрастать удельный вес гликолитического ресинтеза АТФ.

Нарушение углеводного обмена проявляетсяв очаге воспаления увеличением поглощения тканью кислорода при одновременном снижении эффективности окисления глюкозы в процессе тканевого дыхания; активацией гликогенолиза и гликолиза; уменьшением содержания АТФ в ткани; накоплением избытка лактата и пирувата.

Последствия расстройств метаболизма углеводов.Образующаяся в процессе гликолиза АТФ, хотя и в недостаточной мере, но тем не менее, поддерживает энергозависимые процессы в клетках, особенно — транспорта ионов и сокращения мышц, сохранения жизнеспособности и жизнедеятельности гистологических элементов в очаге воспаления.

Активация гликолиза сопровождается накоплением в клетках и во внеклеточной жидкости избытка промежуточных продуктов этого процесса, в т.ч. — пировиноградной, молочной и других кислот, что ведет к формированию метаболического ацидоза.

На начальном этапе воспаления (когда многие митохондрии еще сохраняют свою структуру, а их ферменты — кинетическую активность) возобновление нормальной или близкой к ней оксигенации тканей сопровождается быстрым восстановлением эффективного тканевого дыхания, снижением интенсивности гликолиза и нормализацией энергетического обеспечения клеточных процессов.

Липидный обмен

Обмен липидов в очаге воспаления характеризуется доминированием липолиза над реакциями их синтеза. Причина этого— прямое повреждение ткани флогогенным агентом, что приводит к ферментативной и неферментативной деструкции мембранных фосфолипидов, ЛП, гликолипидов и других липидсодержащих соединений с высвобождением из них ВЖК, свободных липидов и образованием кетокислот.

Основной механизмом липолиза в очаге воспаления — интенсификация гидролиза липидов и их комплексов с другими веществами в результате повышенного высвобождения липаз и фосфолипаз из поврежденных клеток, а также из лейкоцитов, в большом количестве накапливающихся в очаге воспаления.

Помимо увеличения содержания липаз и фосфолипаз, в очаге воспаления значительно повышается их активность. Последнее связано с тем, что оптимум каталитической активности большинства липаз и фосфолипаз наблюдается в кислой среде (в очаге воспаления, как известно, быстро развивается метаболический ацидоз).

Деструкция липидов в очаге воспаления интенсифицируется в большой мере за счет чрезмерной активации СПОЛ. Это связано со снижением активности антиоксидантных ферментов (глютатионпероксидаз, каталазы и др.), увеличением содержания прооксидантных агентов (катехоламинов, гистамина, серотонина; ионов железа, высвобождающихся при разрушении миоглобина, Hb, кининов и других), а также — с повышением содержания субстратов перекисного окисления липидов, главным образом, полиненасыщенных ВЖК (арахидоновой, линоленовой и других). Активация липопероксидации сопровождается образованием и накоплением избытка неметаболизируемых соединений (в основном — гидроперекисей липидов), обладающих выраженным разрушающим эффектом в отношении органических соединений.

Проявляются расстройства липидного обменаактивацией липолиза, накоплением избытка его продуктов, торможением реакций синтеза липидов, активацией перекисного окисления липидов, накоплением их перекисей и гидроперекисей в очаге воспаления.

Последствияизмененного метаболизма липидов в очаге воспаления приведены на рисунке 6-4.

Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-4» Ы

Рис. 6-4. Изменения метаболизма липидов в очаге воспаления.

Как видно из рисунка 6-4, активация лизосомальных, а также мембраносвязанных липаз и фосфолипаз приводит к отщеплению от липидов ВЖК и их накоплению. Избыток ВЖК оказывает в митохондриях клеток очага воспаления разобщающий эффект, что снижает эффективность тканевого дыхания. Детергентное (разрушающее) действие ВЖК на клеточные мембраны сопровождается также образованием каналов проницаемости в мембранах и нерегулируемым транспортом по ним ионов, молекул органических и неорганических соединений как в клетку, так и из нее. Это завершается, как правило, гибелью клетки. Накопление избытка токсичных кетокислот является результатом нарушения окисления ВЖК в очаге воспаления. Эти кетокислоты обусловливают дополнительную альтерацию тканей.

Указанные выше факторы повреждают не только ткани организма, но и флогогенный фактор, если в его состав входят липиды. Вместе с тем, ВЖК в очаге воспаления используются для синтеза фосфолипидов мембран и ресинтеза цитоплазматических липидов. ВЖК остаются и одним из основных энергоемких субстратов биологического окисления. Важно также, что в ходе метаболизма арахидоновой кислоты образуются ПГ и лейкотриены, обладающие регуляторными эффектами.

Белковый обмен

Обмен белков при воспалении характеризуется преобладанием протеолиза над процессами протеосинтеза.

Причины доминирования реакций протеолиза таковы:

Ú прямое патогенное действие флогогенного агента, в т.ч. протеолитическое;

Ú массированное выделение из поврежденных паренхиматозных и стромальных клеток, а также из лейкоцитов протеолитических ферментов. Их активность значительна, т.к. каталитический оптимум большинства протеаз находится в кислом диапазоне рН (в очаге воспаления — метаболический ацидоз);

Ú активация свободнорадикальных и перекисных реакций, сопровождающаяся деструкцией ЛП и высвобождением из них белковых соединений, которые разрушаются и/или денатурируются.

Расстройство белкового обмена проявляетсянакоплением продуктов деструкции и денатурации протеинов, торможением протеосинтеза и, нередко, образованием аутоантигенов.

Последствияинтенсификации протеолиза и денатурации белков представлены на рисунке 6-5.

Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-5» Ы

Рис. 6-5. Изменения метаболизма белков в очаге воспаления.

Обмен ионов и вода

Для ионов характерен их трансмембранный дисбаланс, увеличение внутриклеточного содержания Na⁺ и Ca²⁺ и внеклеточного содержания K⁺ и Mg²⁺. Характерны гипергидратация клеток и отек ткани в очаге воспаления.

Главными причинамиэтого считают прямое повреждающее действие флогогенного агента на мембраны клеток, нарушения энергетического обеспечения селективного переноса катионов, расстройства работы ионообменных механизмов (Н⁺-Ca²⁺, Na⁺-Ca²⁺, H⁺-K⁺), снижение кинетической активности катион-зависимых мембранных АТФаз (Na⁺,K⁺-АТФазы, Ca²⁺,Mg²⁺-АТФазы), нарушения физико-химического состояния и микроструктуры клеточных мембран. Последнее проявляется фазным увеличением или снижением степени «жесткости», а следовательно, и проницаемости мембран для ионов; дефектами цитоскелета (микрофиламенты, микротрубочки, промежуточные нити, связанные со структурными элементами клеточных мембран); образованием микроразрывов (микробрешей, простейших транспортных каналов) в плазмолемме и мембранах клеточных органелл.

В совокупности эти изменения сопровождаются потерей клетками K⁺, Mg²⁺, ряда микроэлементов и увеличением их концентрации на внешней поверхности клеточной мембраны. Одновременно с этим повышается внутриклеточное содержание Na⁺ и Ca²⁺, а также воды.

Проявляется дисбаланс ионов и жидкости нарушениями распределения ионов по обе стороны плазмолеммы. При этом обычно наблюдается потеря клеткой K⁺, Mg²⁺, микроэлементов и накопление их в межклеточной жидкости. В клетку же поступают ионы Na⁺, Ca²⁺ и некоторые другие; изменениями соотношения отдельных ионов как в клетке, так и вне ее в результате расстройства механизмов трансмембранного переноса ионов; гипергидратацией ткани в очаге воспаления в связи с высокой гидрофильностью накапливающихся в нем Na⁺ и Ca²⁺, а также продуктов гидролиза органических соединений; высвобождением дополнительного количества катионов (K⁺, Na⁺, Ca²⁺, железа, цинка) при гидролизе солей, распаде гликогена, белков и других органических соединений, а также — клеточных мембран; выходом большого количества Ca²⁺ из поврежденных внутриклеточных депо (например, митохондрий и цистерн эндоплазматической сети и митохондрий).

Основные последствия дисбаланса ионов и жидкости в очаге воспаления:

Ú значительное увеличение осмотического давления внутри клеток, набухание их и их органелл, перерастяжение и разрыв мембран и в конце концов — гибель клеток;

Ú расстройства формирования МП и ПД, стойкая деполяризация мембран возбудимых клеток (в особенности кардиомиоцитов), сочетающаяся со снижением их функций и болевой чувствительности в центре очага воспаления (в зоне первичной альтерации).

Названные выше механизмы дисбаланса ионов и воды в очаге воспаления действуют не только на клетки организма, но и на флогогенный фактор, что может привести и к его повреждению. Расстройства обмена веществ сопровождаются существенными и закономерными физико-химическими сдвигами в очаге воспаления.

Физико-химические изменения

Основные физико-химические изменения в очаге воспаления приведены на рисунке 6-6.

Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-6» Ы

Рис. 6-6. Физико-химические изменения в очаге воспаления.

Ацидоз

Воспаление характеризуется увеличением [Н⁺] и, соответственно, снижением рН в клетках и межклеточной жидкости — развитием ацидоза.