Ado_A_D_Patologicheskaya_fiziologia

Вполне естественно, что в процессе эволюции животного мира раз­ вился весьма совершенный регулирующий механизм, устраняющий та­ кие нарушения. Экспериментами было доказано, что сосудистыми эф­ фекторами этого механизма являются магистральные артерии мозга, которые активно суживаются, кактолько затрудняется отток венозной кро­ ви из черепа. Констрикция артерий ограничивает приток крови в мозги уменьшает венозный застой в его сосудистой системе, который может полностью устраняться.

6-5. Отек головного мозга

Развитие отека головного мозга тесно связано с нарушениями его кровообращения (схема 6.4). С одной стороны, циркуляторные измене­ ния в мозге могут быть непосредственными причинами отека. Отек мо­ жет возникнуть при резком повышении кровяного давления в мозговых сосудах вследствие значительного подъема общего артериального дав­ ления (отек называют гипертензивным). Ишемия мозга также может быть причиной отека, называемого ишемическим. Такой отек развивается вследствие ишемического повреждения структурных элементов мозго­ вой ткани, в которых начинаются процессы усиленного катаболизма (в частности, распад крупных молекул белка) и появляется большое коли­ чество осмотически активных фрагментов макромолекул ткани. Повыше­ ние осмотического давления в мозговой ткани в свою очередь обуслов­ ливает усиленный переход воды с растворенными в ней электролитами из микрососудов в межклеточные пространства и внутрь тканевых эле­ ментов мозга, которые при этом резко набухают.

Изменение микроциркуляции может влиять на развитие отека моз­ га любой этиологии. Решающую роль играют изменения уровня кровяно­ го давления в микрососудах мозга, во многом определяющие степень

Схема 6.4. Патогенная и компенсаторная роль циркуляторных факторов отека головного мозга

178

фильтрации воды с электролитами из крови в тканевые пространства. В •связи с этим возникновение артериальной гиперемии или венозного за­ стоя крови в мозге сопровождается развитием отека, например после черепно-мозговой травмы. Большое значение имеет также состояние гематоэнцефалического барьера, так как от него зависит переход в ткане­ вые пространства из крови не только осмотически активных частиц, но и других компонентов плазмы крови, например жирных кислот, которые в свою очередь повреждают ткань мозга и способствуют накоплению в ней избыточного количества воды.

Используемые для лечения отека осмотически активные вещества, повышающие осмолярность крови, часто оказываются малоэффективны­ ми. Циркулируя в крови, они способствуют резорбции воды главным об­ разом из неповрежденной ткани мозга. Дегидратация тех частей мозга, в которых отек уже развился, нередко не происходит из-за того, что, вопервых, в поврежденной ткани имеются условия, способствующие задер­ жке жидкости (высокая осмолярность, набухание клеточных элементов), и, во-вторых, вследствие нарушения гематоэнцефалического барьера осмотически активное вещество, введенное с терапевтической целью в кровь, переходит в ткань мозга и еще более всего способствует задерж­ ке там воды, вызывая больший отек мозга.

6.6. Кровоизлияние в мозг

Кровь изливается из сосудов в ткань мозга при двух условиях (схе­ ма 6.5). Чаще это происходит при разрыве стенок мозговых артерий, если повышено внутрисосудистое давление (при резком подъеме общего ар­ териального давления и недостаточной его компенсации в результате констрикции соответствующих мозговых артерий). Такие кровоизлияния в мозг, как правило, возникают во время гипертонических кризов, когда общее артериальное давление внезапно повышается и компенсаторные механизмы артериальной системы мозга не срабатывают. Другим фак-

Схема 6.5. Причины и последствия кровоизлияний в головной мозг

179

Г лава 7. Воспаление

Воспаление — развивающийся в месте повреждения реактивный па­ тологический процесс. Воспаление способствует:

—ограничению (локализации) повреждения;

—нейтрализации действия и разрушению (уничтожению) поврежда­ ющего агента;

—разрушению (лизису) нежизнеспособныхтканей и удалению продук­ тов их распада.

Благополучное завершение воспаления — необходимое условие последующего заживления раны и восстановления нарушенных функций.

Причины воспаления. Все факторы, вызывающие повреждение, могут стать причиной воспаления. К ним относятся физические (механи­ ческая сила, электрический ток, ионизирующая радиация, высокая и низ­ кая температура и др.) и химические факторы (кислота, щелочь, паренхи­ матозные яды; подлежащие выведению продукты обмена веществ — соли мочевой кислоты, билирубин и др.); инфекционные агенты (бактерии, вирусы, простейшие); биологические процессы — расстройства крово­ обращения, рост опухолей, иммунные реакции и др.

Признаки воспаления. Еще в первом веке нашей эры римский врач Корнелиус Цельс указал на4 кардинальных признака всякого острого вос­ паления: красноту (rubor), припухлость (tumor), жар (calor) и боль (dolor). Столетие спустя греческий врач Гален добавил к ним еще один — нару­ шенную функцию (functio laesa).

7.1. Нарушение микроциркуляции

Развитие воспаления связано с характерными изменениями крово­ тока в микроциркуляторных сосудах, которые детально изучены в экспе­ риментах in vivo на тонких и потому прозрачных органах (брыжейка, уш­ ная раковина) животных разных видов при помощи светового микроскопа. Первые исследования такого рода были выполнены на брыжейке лягуш­ ки более 100 лет назад немецким патологом Ю. Конгеймом.

К микроциркуляторным сосудам (или сосудам периферического со­ судистого ложа) относят мелкие артерии диаметром менее 50 мкм; артериолы и метартериолы, диаметр которых составляет около 10 мкм; ис­ тинные капилляры (3—7 мкм), часть которых начинается от метартериол; посткапиллярные венулы (7—30 мкм), принимающие кровь из 2—4 капил­ ляров; собирающие венулы первого и второго порядка диаметром 30— 50 мкм и 50—100 мкм соответственно, возникающие после слияния сна­ чала посткапиллярных, а потом и собирающих венул.

181

Стенки артериол, метартериол и собирающих венул имеют в своем составе гладкомышечные клетки, которые иннервируются вегетативны­ ми нервными волокнами. Стенки капилляров и посткапиллярных венул лишены таковых. Капиллярный кровоток регулируется специальными прекапиллярными сфинктерами. Каждый сфинктер образован одной гладкомышечной клеткой, которая окружает капилляр в месте его отхождения от метартериолы.

При воспалении различают 4 стадии изменений кровотока в микроциркуляторных сосудах:

—кратковременный (преходящий) спазм приносящих артериол;

—расширение микроциркуляторных сосудов и ускорение кровотока (артериальная гиперемия);

—дальнейшее расширение сосудов и замедление кровотока (веноз­ ная гиперемия);

—остановку кровотока (стаз).

Преходящий спазм приносящих артериол отчетливо выражен при быстро развивающемся повреждении, например при ожоге или механи­ ческой травме. Он мало заметен или отсутствует, если вызывающее вос­ паление повреждение развивается постепенно, например при инвазии бактерий. Сосудистый спазм продолжается обычно несколько секунд, но иногда (при ожогах) несколько минут.

отсутствие его при повреждении, начинается с артериол и метартериол. Затем расслабляются прекапиллярные сфинктеры и растет число функ­ ционирующих капилляров. Увеличивается кровенаполнение повреж­ денного участка органа — возникает гиперемия, которая обусловливает первый макроскопический признак воспаления — покраснение. Если вос­ паление развивается в коже, температура которой ниже температуры притекающей к ней крови, то температура гиперемированного участка повышается — возникает жар. Жар не является признаком воспаления внутренних органов, температура которых равна температуре крови.

Поскольку первое время после расширения микроциркуляторных сосудов в зоне воспаления скорость кровотока в них значительно превы­ шает норму, а потребление кислорода тканями меняется незначительно, оттекающая от очага воспаления кровь содержит много кислорода и мало восстановленного гемоглобина, что придает ей ярко-красную окраску. Эту стадию сосудистого ответа иногда называют стадией артериальной ги­ перемии, и она действительно внешне мало отличается от активной ги­ перемии в здоровой ткани. Однако артериальная гиперемия при воспа­ лении сохраняется недолго — обычно от 10 до 30 мин (тем короче, чем сильнее выражено повреждение) и сменяется венозной гиперемией, при которой увеличенное кровенаполнение органа сочетается с замедлени­ ем кровотока.

Венозная гиперемия начинается с максимального расширения приносящих артериол и прекапиллярных сфинктеров, которые становят-

182

ся нечувствительными к сосудосуживающим стимулам, а также с затруд­ нения венозного оттока. Скорость кровотока в микроциркуляторных со­ судах падает. Содержание восстановленного гемоглобина в протекаю­ щей через поврежденный участок крови возрастает, и ее цвет приобретает синюшный оттенок.

При прогрессивном снижении скорость кровотока в микроциркуля­ торных сосудах — чаще всего в посткапиллярных венулах — происходит полная остановка кровотока — стаз. При рассматривании в световом микроскопе такие сосуды представляются заполненными непрерывной массой стекловидного вещества, состоящего из вплотную прилежащих друг к другу форменных элементов крови.

Развитие воспалительной гиперемии характеризуется увеличением проницаемости стенок микроциркуляторных сосудов для белка. Увели­ чение сосудистой проницаемости обнаруживают уже через несколько минут (иногда через 30—60 с) после начала воспалительной гиперемии, быстро (в течение 20—30 мин) нарастает до максимума, снижается че­ рез 1 ч и вновь нарастает, удерживаясь на высоком уровне в течение не­ скольких часов или даже нескольких суток. Особенно сильные изменения проницаемости фиксируют в посткапиллярных венулах, в меньшей сте­ пени — в капиллярах и других микроциркуляторных сосудах.

Изменения микроциркуляции при воспалении обусловлены различ­ ными механизмами. Первоначальный спазм артерий и артериол возни­ кает, по-видимому, в результате прямого воздействия повреждающих факторов на гладкие мышцы сосудов, которые отвечают на повреждение сокращением. Возможно также, что повреждающие стимулы высвобож­ дают нейромедиаторы из окончаний сосудосуживающих нервов.

Возникновение артериальной гиперемии обусловлено появлением в зоне повреждения вазоактивных веществ, прежде всего гистамина и брадикинина, которые относятся к большой группе так называемых ме­ диаторов воспаления. И гистамин, и брадикинин воздействуют через свои специфические рецепторы на клетки эндотелия микроциркуляторных со­ судов, которые высвобождают в ответ оксид азота (N0) и другие сосудо­ расширяющие вещества.

В развитии артериальной гиперемии при воспалении участвует так­ же аксон-рефлекс — местный сосудорасширяющий рефлекс, возникаю­ щий при возбуждении окончаний тонких немиелинизированных афферен­ тных волокон группы С и осуществляющийся без участия центральной нервной системы. Афферентные волокна группы С (проводники болевой чувствительности) широко ветвятся на периферии. При этом окончания одних веточек какого-либо одного чувствительного волокна свободно располагаются в тканях, а окончания других веточек того же самого во­ локна тесно контактируют с микроциркуляторными сосудами. Если от­ дельные веточки такого афферентного волокна возбуждаются поврежда­ ющими стимулами (механическими, термическими или химическими), в них возникают нервные импульсы, которые распространяются на другие веточки этого волокна, в том числе и на те, которые оканчиваются на со-

183

судах. Когда нервные импульсы достигают сосудистых окончаний аффе­ рентных волокон группы С, из них высвобождаются сосудорасширяющие пептиды (вещество Р, нейропептид У и др.). Помимо прямого действия на микроциркуляторные сосуды, вазоактивные пептиды вызывают дегрануляцию находящихся вблизи нервных окончаний тучных клеток, что приводит к высвобождению гистамина и других вазоактивных веществ. Вовлечение аксон-рефлекса существенно расширяет зону гиперемии при* воспалении.

Основной причиной закономерной смены артериальной гиперемии на венозную при воспалении является экссудация — выход жидкой части крови из микроциркуляторных сосудов в окружающую ткань. Экссудация сопровождается увеличением вязкости крови. Сопротивление току крови растет, скорость кровотока падает. Кроме того, вызванное экссудацией увеличение внутритканевого давления приводит к сдавлению венозных сосудов, что затрудняет отток крови из зоны воспаления и способствует развитию венозной гиперемии.

Экссудация является необходимым условием возникновения ста­ за — остановки кровотока — обычного явления при воспалении. Как пра­ вило, стаз возникает в отдельных сосудах микроциркуляторного русла, когда их проницаемость резко возрастает. При этом плазма выходит из сосуда, а сам сосуд оказывается заполненным массой плотно прилежа­ щих друг к другу форменных элементов. Высокая вязкость такой массы делает невозможным ее продвижение по сосуду. Возникает стаз. Стаз может разрешиться, если проницаемость сосуда восстановится, а посте­ пенное просачивание между форменными элементами плазмы приведет к снижению вязкости эритроцитной массы до некоторого критического уровня.

Собственно экссудация обусловлена прежде всего увеличением проницаемости стенки микроциркуляторных сосудов для белка, что про­ исходит в результате существенных изменений сосудистого эндотелия. Уже в самом начале воспаления между эндотелиальными клетками пост­ капиллярных венул, а затем и других микроциркуляторных сосудов воз­ никают широкие щели, легко пропускающие молекулы белка. Есть дока­ зательства того, что образование таких щелей — результат активного сокращения (ретракции) эндотелиальных клеток, вызываемого медиато­ рами воспаления (гистамин, брадикинин и др.), воздействующими на спе­ цифические рецепторы поверхности эндотелиальных клеток.

Когда белки крови, прежде всего альбумины, начинают просачивать­ ся из сосудов, онкотическое давление крови падает, а онкотическое дав­ ление интерстициальной жидкости растет. Снижается градиент онкотического давления между плазмой и интерстицием, удерживающий воду внутри сосудов. Начинается переход жидкости из сосудов в окружающее пространство. К факторам, способствующим выходу жидкости из сосу­ дов, относится рост гидростатического давления внутри капилляров, выз­ ванный расширением приносящих артериол, и увеличение осмотическо-

184

го давления интерстициальной жидкости, обусловленное накоплением в интерстиции осмотически активных продуктов распада тканей.

Скопление жидкости в зоне повреждения — воспалительный отек ткани — увеличивает размеры воспаленного участка. Возникает припух­ лость — еще один характерный макроскопический признак воспаления.

7.2. Воспалительные экссудаты

Экссудат — это жидкость, накапливающаяся во внесосудистом про­ странстве при воспалении в результате повышения проницаемости мик­ роциркуляторных сосудов. По существу в каждом случае острого вос­ паления в экссудате, помимо воды и солей, можно обнаружить все компоненты крови, из которой он образуется (белки, лейкоциты и даже эритроциты). Однако общее количество экссудата, так же как и относи­ тельное содержание в нем отдельных белковых фракций и разных фор­ менных элементов, может быть различным. Эти различия определяются многими факторами, в том числе характером агента, вызывающего вос­ паление; морфологическими и физиологическими особенностями ткани, в которой развивается воспаление; состоянием реактивности организ­ ма. В соответствии с особенностями состава различают серозный, ката­ ральный, фибринозный, гнойный и геморрагический экссудат.

Серозный экссудат, состоящий преимущественно из воды и аль­ буминов, образуется на ранних стадиях воспаления кожи (типичный при­ мер — экссудат в пузырях на ладонях, возникающих после работы лопа­ той, веслами), при воспалении слизистых оболочек и серозных полостей (серозный плеврит, перитонит, перикардит и др.).

Катаральный (слизистый) экссудат образуется при воспалении слизистых оболочек носоглотки, воздухоносных путей легких, желудоч­ но-кишечного тракта. Катаральные экссудаты отличаются от серозных высоким содержанием мукополисахаридов и секреторных антител (им­ муноглобулинов класса А). В них содержится также лизоцим.

Фибринозный экссудат образуется при сильных повреждениях эн­ дотелия, сопровождающихся значительной утечкой высокомолекулярного фибриногена. Вышедший из сосудов фибриноген полимеризуется в нити фибрина. Такого рода экссудат характерен для некоторых бактериаль­ ных инфекций —- дифтерии, дизентерии, пастереллеза. Он возникает при воспалении верхних дыхательных путей, толстой кишки, перикарда, брю­ шины.

Гнойный экссудат содержит большое количество сохранных и раз­ рушенных лейкоцитов, фрагменты некротизированных тканей, частично лизированных ферментативным перевариванием. Гнойный экссудат об­ разуется чаще всего при инфекциях, вызываемых так называемыми пиогенными бактериями, — стафилококками, стрептококками, пневмококка­ ми и др.

Геморрагический экссудат содержит значительное количество эритроцитов. Он образуется при тяжелых повреждениях сосудов, сопро-

185

вождающихся гибелью эндотелиальных клеток и разрушением базальной мембраны. Геморрагический экссудат характерен для острой гриппоз­ ной пневмонии, сибирской язвы, отравления фосгеном.

Функции экссудата. Образование экссудата — важнейшая состав­ ляющая воспалительного ответа. В результате экссудации происходит разведение (снижение концентрации) бактериальных и других токсинов, образующихся в очаге воспаления, их разрушение поступающими из плаз­ мы крови протеолитическими ферментами. Во время экссудации в очаг воспаления поступают сывороточные антитела, которые нейтрализуют бактериальные токсины и способствуют фагоцитозу. Содержащиеся в экссудатах компоненты комплемента после их активации в очаге воспа­ ления поддерживают воспалительную гиперемию, стимулируют выход лейкоцитов из сосудов в очаг воспаления, содействуют фагоцитозу — по­ глощению лейкоцитами чужеродных частиц. Фибриноген экссудата пре­ вращается в фибрин, нити которого создают структуры, облегчающие пе­ реход в рану лейкоцитов крови, что способствует фагоцитозу. Молекулы фибрина могут служить субстратом для образования биологически актив­ ных пептидов — медиаторов воспаления.

Однако экссудация имеет и отрицательные последствия. Например, вызванный экссудацией сильный отек гортани способен приводить к уду­ шью; экссудация при воспалении мозговых оболочек — к угрожающему жизни повышению внутричерепного давления; воспалительный отекслизистой оболочки желчевыводящих путей — к нарушению выведения жел­ чи и желтухе и т.д.

Сопровождающий экссудацию рост внутритканевого давления, осо­ бенно значительного при затруднениях лимфооттока, нарушает микро­ циркуляцию и может вызвать ишемическое повреждение тканей. Значи­ тельные отложения "фибрина способствуют избыточному разрастанию соединительной ткани, препятствуя тем самым процессам восстановле­ ния нормальной структуры и функции поврежденного органа.

7.3.Эмиграция лейкоцитов периферической крови в очаг воспаления

Микроциркуляторные сосуды в зоне воспаления становятся местом массового выхода — эмиграции — циркулирующих в крови лейкоцитов во внесосудистое пространство. Феноменология этого процесса детально изучена в экспериментах in vivo с использованием разных методов свето­ вой микроскопии. Когда скорость кровотока в микроциркуляторных со­ судах при воспалении замедляется (артериальная гиперемия сменяется венозной), «плывущие» с током крови лейкоциты все чаще и чаще задер­ живаются у внутренней стенки посткапиллярных венул. Они могут неко­ торое время медленно «катиться» по внутренней поверхности этих сосу­ дов, после чего уносятся из зоны воспаления вместе с током крови. По мере того как воспаление прогрессирует, все большее и большее число лейкоцитов, «прокатившись» некоторое расстояние по поверхности со-

186

суда, плотно прикрепляются (прилипают) к эндотелию. В результате та­ кой адгезии уже через 2—4 ч после начала острого воспаления вся внут­ ренняя стенка посткапиллярных сосудов в зоне воспаления оказывается покрытой слоем лейкоцитов и приобретает вид «булыжной мостовой». Спустя 1—2 ч после этого возникает массовая эмиграция лейкоцитов во внесосудистое пространство.

Когда лейкоциты выходят из сосуда, они преодолевают по крайней мере две преграды: слой эндотелия и базальную мембрану. Через эндо­ телий лейкоциты проходят, протискиваясь сквозь щели между эндотелиальными клетками. Базальная мембрана преодолевается, по-видимому, после ее ограниченного растворения протеазами лейкоцитов. Одной из таких протеаз может быть желатиназа, хранящаяся внутри специальных цитоплазматических гранул. Процесс перехода лейкоцита через стенку сосуда продолжается от 2 до 12 мин. Он не сопровождается заметным повреждением сосуда и осуществляется преимущественно в посткапил­ лярных венулах.

В эмиграции участвуют все формы лейкоцитов периферической кро­ ви: нейтрофилы, моноциты, лимфоциты, эозинофилы, базофилы. При остром воспалении первыми эмигрируют нейтрофилы, спустя несколько часов — моноциты и лимфоциты и другие формы лейкоцитов.

Эмиграция лейкоцитов обусловлена появлением в зоне поврежде­ ния медиаторов воспаления — химических веществ, роль которых специ­ ально обсуждается ниже. Многие из этих медиаторов воздействуют на клетки эндотелия посткапиллярных венул, вызывая экспрессию на мемб­ ране этих клеток особых молекул адгезии. Начинается сложный процесс взаимодействия эндотелиальных клеток с циркулирующими лейкоцита­ ми, а затем лейкоцитов с элементами межклеточного матрикса, который приводит в конечном счете к накоплению лейкоцитов крови в очаге вос­ паления.

Три типа молекул адгезии участвуют в эмиграции лейкоцитов во вре­ мя воспаления: селектины, интегрины, молекулы, относящиеся к так на­ зываемому семейству иммуноглобулинов. Первоначальная слабая адге­ зия лейкоцитов к эндотелию опосредуется селектинами — мембранными гликопротеинами, взаимодействующими с углеводными лигандами. Из­ вестны три члена группы селектинов: Ь, Е- и Р-селектины.

1--селектин экспрессируется постоянно по поверхности всех форм лейкоцитов. Е-селектин появляется на поверхности мембраны эндотели­ альных клеток через несколько часов после их активации цитокинами, которые выявляют в тканях после повреждения. Р-селектин синтезирует­ ся в эндотелиальных клетках постоянно, но не экспрессируется на поверх­ ности, а накапливается внутри клеток в специальных секреторных тель­ цах Вейбела—Палада. Под влиянием медиаторов воспаления, в частности гистамина, эти тельца быстро — в течение нескольких минут — пере­ мещаются к плазматической мембране, после чего содержащийся в них Р-селектин появляется на поверхности клетки. Именно Р-селектин эндо-

187