3 курс / Патофизиология / 1 сем / инт08 (Воспаление. Экссудация и эмиграция. Фагоцитоз при воспалении)

1

Экссудацией называется процесс выхода жидкой части крови (в том число растворимых белков, электролитов и клеток) из сосудов в окружающую ткань.

Вышедшая в воспаленную ткань жидкость называется экссудатом. Экссудат отличается от транссудата (отечной или водяночной жидкости) тем, что в нем содержится большое количество белка (не меньше 3-5%), ферментов, иммуноглобулина, клетки крови, остатки тканевых элементов, снижается показатель рН до 7-6 и меньше; меняется соотношение альбуминов и глобулинов в пользу глобулинов. Экссудация происходит плавным образом в капиллярах и венулах, отчасти - артериолах. На процессы экссудации влияют, в ос­новном, следующие факторы:

1. Фильтрационное давление крови. При венозном полнокровии увеличивается ГД в венулах (и в артериальную фазу ГД в артериолах), вследствие этого увеличивается площадь функционирующих сосудов, смещается «поворотный» пункт, увеличивается фильтрационное давление, жидкость устремляется за пределы сосудов.

2.Физико-химические свойства ткани и крови. Под влиянием описанных выше физико-химических и, биохимических изменений в воспаленной ткани происходит накопление ионов, набухание коллоидов, увеличение дисперсности белков, т.е. увеличение КОД в воспаленной ткани, что способствует процессу экссудации. Кроме этого, вследствие нарушенной проницаемости сосудов, из кровеносного русла теряются белки и соли, падает КОД крови-сила, удерживающая жидкость в кровеносном русле.

3.Вышедшая в ткань плазма крови и лимфа затрудняют отток жидкости обратно вследствие сдавления сосудов извне.

4. В качестве фактора, способствующего процессу экссудации при воспалении, можно назвать возникающее при действии биологически активных веществ (гистамина, серотонина и др.) увеличение проницаемости сосудистой системы. Процесс экссудации при воспалении носит защитный характер:

-экссудат разбавляетивымываеттоксическиевещества;

-сам процесс экссудации способствует процессу эмиграции лейкоцитов;

-отсюда следует активация протеолитических и амилолитических ферментов в очаге воспаления, расплавление и гибель флогогенных факторов и повреждение клеток зачастую с образованиемгноя и выходом егонаружу;

-сдавливая лимфатические и кровеносные сосуды, экссудат препятствует всасыванию в общий кровоток токсинов и, таким образом, отграничивает очаг воспаления.

В зависимости от состава (качества и количества белков, форменных элементов)выделяют серозный, фибринозный, геморрагический, гнойный экссудат. Если каждый из перечисленных экссудатов инфицируется гнилостными микроорганизмами,то он превращается вгнилостный экссудат.

Другим центральным звеном сосудистых расстройств при воспалении (расстройств микроциркуляции) является процесс эмиграции форменных элементовв очаг воспаления и явление фагоцитоза.

2

Эмиграцией называют процесс выхода форменных элементов крови (в частности, лейкоцитов) из сосудов в очаг воспаления. Она возникает одновременно с началом экссудации, особенно выражена в простатическую стадию сосудистых расстройств и в стадию стаза и предшествует фагоцитозу ипиноцитозу.

Эмигрируют в очаг воспаления микрофаги (нейтрофилы, эозинофилы), макрофаги (моноциты, лимфоциты) и иногда эритроциты (в особенности, приаллергическомвоспалении).

Эмиграция проходит как бы в три стадии (три этапа):

1.Краевое стояние лейкоцитов у внутренней поверхности эндотелия капилляроввоспаленной стенки;

2.Прохождение их через эндотелиальную стенку;

3.Собственно продвижение в очаг воспаления (хемотаксис).

Краевое стояние заключается в том, что лейкоциты располагаются у внутреннего края эндотелиальной стенки. При нормальном кровообращении они не соприкасаются с пленкой фибрина, покрываю шей эндотелиальные клетки изнутри, а вместе с эритроцитами находятся в осевом слое.

При повреждении капилляров в воспаленной ткани в их просвете появляется клейкое вещество в виде нежелатинированного фибрина. Нити этого фибрина могут перекидываться через просвет капилляра от одной егс стенки к другой. При замедлении кровотока в капиллярах воспаленной ткани лейкоциты соприкасаются с фибринной пленкой и удерживаются ее нитями некоторое время. Причем, первые секунды соприкосновение лейкоцитов с фибринной пленкой позволяют ему некоторое время как бы «перекатываться» по этой поверхности.

Следующим фактором удержания лейкоцитов у внутренней поверхности эндотелиальной стенки являются электростатические силы. Поверхностный заряд (дзета-потенциал) лейкоцита и эндотелиальной клетки в норме имеет отрицательный заряд. Однако в ходе воспаления лейкоцит теряет свой отрицательный заряд - как бы разряжается - за счет действия на неге ионовСа++ и другихположительных ионов.

В механизме прилипания лейкоцитов к эндотелию участвуют также процессы прямой химической связи через ионы Са++. Эти ионы вступают е соединения с карбоксильными группами поверхности лейкоцита и эндотелиальной клетки и образуют «кальциевые мостики».

Наконец, роль самих лейкоцитов в пристеночном их расположении состоит в том, что при контакте с эндотелием они выделяют катионные белки и гистоны, которые укрепляют эти контакты наподобие десмосом.

Далее лейкоцит проникает через стенку капилляра. По современные данным лейкоциты эмитируют двумя путями.

ПЯЛ уже через 6-8 минут выходят через эндотелиальные щели, выпуская между эндотелиальными клетками свои псевдоподии, а затем все тело. Эндотелиоциты при этом округляются, увеличивая интервалы между собой. Это процесс активный, требует расхода энергии (И.А.Ойвин). После выхода лейкоцитов контакты восстанавливаются. Максимум эмиграции ПЯЛ достигают через6 часов.

3

Мононуклеары (моно- и лимфоциты) используют другой путь эмиграции -трансцеллюлярный (энергозависимая микровезикуляция) . Этот процесс более длительный и объясняет, почему мононуклеары, в отличие от ПЯЛ, в очаге воспаления появляются позже (эмиграция их начинается только через б часов и достигает максимумачерез24часа).

Определенное влияние на последовательность эмиграции оказывает и рН очага воспаления. По данным Менкина, при рП, равной 7,4-7,2 накапливаются ПЯЛ, при рН 7,0-6,8 - преимущественно моно- и лимфоциты. При рН 6,7 в очаге воспаления гибнут все лейкоциты с образованием гноя.

После прохождения через слой эндотелия лейкоцит преодолевает базальную мембрану. При прохождении через базальную мембрану ПЯЛ своими ферментами (эластазой, коллагеназой, гиалуронидазой) увеличивают ее проницаемость. Кроме ферментов, определенную роль играют и содержащиеся в нейтрофилах катионные белки. Они временно переводят коллоидное вещество мембран из геля в золь, тем самым увеличиваяего проходимость для клетки.

Таким образом, проникновение лейкоцитов через стенку капилляра определяетсяпроницаемостьюсосуда и подвижностьюлейкоцитов, которая, в свою очередь,зависитотактивностиферментовлейкоцита и затраты им энергии. Кроме того, проникновению лейкоцитов способствует ток жидкости при экссудации.

Вид эмигрирующих лейкоцитов зависит от стадии воспаления (описанной выше) и характера воспаления. Так, гнойное воспаление сопровождается выходом преимущественно нейтрофильных лейкоцитов, хроническое, специфическое воспаление - преимущественным выходом лимфоцитов и т.д.

Как уже было сказано, в эмиграции лейкоцитов в очаг воспаления наблюдается определенная очередность: сначала эмигрируют ПЯЛ, затем моноциты и, наконец, лимфоциты (закон И.И.Мечникова).

Важное значение в эмиграции лейкоцитов принадлежит хемотаксису, наличию химической чувствительности, обеспечивающей направленное движение лейкоцита к чужеродному предмету или химическому веществу (положительный хемотаксис) или наоборот, удаление от них (отрицательный хемотаксис по И.И.Мечникову).

Привоспалениинаблюдаетсяположительныйхемотаксис(процесс

направленного движения лейкоцитовввоспаленную ткань).

4

В механизме прилипания лейкоцитов к эндотелию участвуют также процессы прямой химической связи через ионы Са²⁺. Эти ионы вступают в соединения с карбоксильными группами поверхности лейкоцита и эндотелиальнойклеткииобразуют «кальциевыемостики».

Наконец, роль самих лейкоцитов в пристеночном их расположении состоит в том, что при контакте с эндотелием они выделяют катионные белки и пистоны, которые укрепляют этиконтакты наподобие десмосом.

Далее лейкоцит проникает через стенку капилляра. По современным данным лейкоциты эмигрируют двумя путями.

ПЯЛ уже через 6-8 минут выходят через эндотелиальные щели, выпуская между эндотелиальными клетками свои псевдоподии, а затем все тело. Эндотелиоциты при этом округляются, увеличивая интервалы между собой. Это процесс активный, требует расхода энергии (И.А.Ойвин). После выхода лейкоцитов контакты восстанавливаются. Максимум эмиграции ПЯЛ достигают через6часов.

Мононуклеары (моно- и лимфоциты) используют другой путь эмиграции трансцеллюлярный (энергозависимаямикровезикуляция). Этотпроцессболеедлительныйиобъясняет, почему мононуклеары, в отличие от ПЯЛ,в очаге воспаления появляются позже(эмиграция их начинается только через 6 часов и достигает максимума через 24 часа).

Определенное влияние на последовательность эмиграции оказывает и рН очага воспаления. По данным Менкина, при рН, равной 7,4-7,2 накапливаются ПЯЛ, при рН 7,0-6,8 - преимущественно моно- и лимфоциты. При рН 6,7 в очаге воспалениягибнутвсе лейкоциты с образованиемгноя.

После прохождения через слой эндотелия лейкоцит преодолевает базальную мембрану. При прохождении через базальную мембрану ПЯЛ своими ферментами (эластазой, коллагеназой, гиалуронидазой) увеличивают ее проницаемость. Кроме ферментов, определенную роль играют и содержащиеся в нейтрофилах катионные белки. Они временно переводят коллоидное вещество мембран из геля в золь, тем самым увеличивая егопроходимостьдляклетки.

Таким образом, проникновение лейкоцитов через стенку капилляра определяется проницаемостью сосуда и подвижностью лейкоцитов, которая, в свою очередь, зависит от активности ферментов лейкоцита и затраты им энергии. Кроме того, проникновению лейкоцитов способствует ток жидкостиприэкссудации.

Вид эмигрирующих лейкоцитов зависит от стадии воспаления (описанной выше) и характера воспаления. Так, гнойное воспаление сопровождается выходом преимущественно нейтрофильных лейкоцитов, хроническое, специфическое воспаление -преимущественным выходом лимфоцитовит.д.

Как уже было сказано, в эмиграции лейкоцитов в очаг воспаления наблюдается определенная очередность: сначала эмигрируют ПЯЛ, затем моноциты и, наконец, лимфоциты (закон И.И.Мечникова).

Важное значение в эмиграции лейкоцитов принадлежит хемотаксису, наличию химической чувствительности, обеспечивающей направленное движение лейкоцита к чужеродному предмету или химическому веществу (положительный хемотаксис) или наоборот, удаление от них (отрицательный хемотаксис по И.И.Мечникову).

При воспалении наблюдается положительный хемотаксис (процесс направленного движения лейкоцитов в воспаленную ткань). Вещества, привлекающие лейкоциты, разделяются на две группы: цитотаксины (обладающие свойством привлекать лейкоциты непосредственно) и цитотаксиген (способствующие превращению веществ, не стимулирующиххемотаксис, в цитотаксины). Разные виды лейкоцито привлекаются различными цитотаксинами.

5

Для нейтрофилов цитотаксинами являются, например, компоненты комплемента (СЗа, С5а и др.), калликреин, денатурированные белки, бактериальные токсины, казеин, пептон и др. Цитотаксигенами для нейтрофилов являются трипсин, плазмин, коллагеназа, комплексы антиген-антитело, крахмал, гликоген, бактериальные токсины и др. Для эозинофилов цитотаксинами являются эозинофильный фактор хемотаксиса при анафилаксии, продукты повреждения лимфоцитов - лимфокины и др. Цитотаксигенами для эозинофилов являются различные иммунные комплексы, продукты агрегации иммуноглобулиновJqG и JgM.

Для макрофагов цитотаксинами являются С5а-комплемент, белковые фракции фильтратов культур бактерий и др. Цитотаксигенами для макрофагов являются лизосомальные фракции лейкоцитов, протеиназы макрофагов, липополисахариды микробов кишечной группы, микобактерий и др.

Торможение хемотаксиса вызывают гидрокортизон, простагландины Е1 и Е2, цАМФ, колхицин, пуромицин, актиномицин Д, алкоголь. В механизме движения лейкоцитов имеют значение некоторые физико-химические факторы. Например, понижение поверхностного натяжения и выпячивание цитоплазмы в сторону раздражителя. Кроме того, положительно заряженные макромолекулы ткани могут уменьшать отрицательный заряд лейкоцита и вызывать электростатическую неустойчивость их мембран (катафорез). Наконец, влияние веществ на саму цитоплазму лейкоцита приводитк изменению ее коллоидного состояния (перехода из геля в золь), т.к. изменяется энергетика лейкоцита и масса становится более жидкой (активная подвижность самого лейкоцитаспотреблением энергии фосфатныхсвязей макроэргов).

Сущность хемотаксиса сводится к активации микротабулярного аппарата цитоплазмы лейкоцита, а также сокращению актомиозиновых нитей псевдоподии. Этот процесс требует участия Са²⁺ и Мg²⁺ (ионы Са²⁺ потенциируют действие ионов Mg) и сопровождается увеличением поглощения О₂ лейкоцитами.

Эмигрировавшие в очаг воспаления лейкоциты имеют большое значение. Они участвуют в выработке антител, доставляют в очаг воспаления энергетические вещества (в частности, гликоген), богаты ферментами, способствующими эмиграции и пролиферации ткани (т.н. трефонами), отграничивают здоровые ткани (т.н. «лейкоцитарный вал»), являются источниками пирогенов и, основная их роль, участвуют в процессе фагоцитоза.

6

Фагоцитоз - эволюционно выработанная защитно-приспособительная реакция организма, заключающаяся в узнавании, активном захвате (поглощении) и переваривании микроорганизмов, разрушенных клеток и инородных частиц специализированными клетками-фагоцитами. К ним относятся ПЯЛ (в основном нейтрофилы), клетки системы фагоцитирующих мононуклеаров (моноциты, тканевые макрофаги), а также клетки Купфера в печени, мезангиальные клетки почек, глиальные клетки в ЦНС, альвеолярные фагоциты в легких, свободные и частично фиксированные макрофаги в лимфоузлах и селезенке, перитонеальные и плевральные макрофаги и др. Различают 4 стадии фагоцитоза.

1стадия -приближение фагоцита к инородному предмету. Основу этого движения составляютописанныевышеявления хемотаксиса лейкоцитов.

2 стадия -прилипания фагоцита к объекту. Она объясняется способностью фагоцитов образовыватьтакие цитоплазматические выпячивания, которые выбрасываются по направлению к объекту фагоцитоза и с помощью которых осуществляется прилипание. Определенное значение при этом имеет поверхностный заряд лейкоцитов. Имея отрицательный заряд, лейкоциты лучше прилипают к объекту с положительным зарядом. Прилипанию предшествует опсонизация, т.е. покрытие иммуноглобулинами М и J и фрагментами СЗ, С5, С6, С7 бактерий и поврежденных частиц клеток, благодаря ему они приобретают способность прилипать к фагоциту. Процесс прилипания сопровождается усилением метаболической активности лейкоцита, его аэробного ианаэробногогликолиза иповышением2-3 раза поглощения.

3стадия - поглощение объекта лейкоцитами (обволакивание) может происходить двумя способами. Контактирующий с объектом участок цитоплазмы втягивается внутрь клетки, а вместе с ним втягивается и объект. Второй способ заключается в том, что фагоцит присасывается к объекту своими длинными и тонкими псевдоподиями, а потом всем телом подтягивается в сторону объекта и обволакивает его. И в том и в другом случае инородная частица окружена цитоплазматической мембраной и вовлечена внутрь клетки. В итоге образуется свободный мешочек с инородным телом (фагосома). Образованию фагосомы предшествует повышение метаболизма с активацией НАДН-зависимой оксидазы, что обеспечивает синтез перекиси водорода. В результате дегрануляции лейкоцитов выделяются лизосомальные ферменты и бактерицидные белки. Перекись водорода распадается под влиянием оксидаз с образованием активной молекулы кислорода, которая взаимодействует с компонентами мембраны клетки,разрушаяеепутем перекидного окисления.

4стадия - внутриклеточного расщепления и переваривания фагоцитированных микробов и остатков поврежденных клеток. Лизосома приближается к фагосоме, их мембраны сливаются, образуя единую вакуоль, в которой находится поглощенная частица и лизосомальные ферменты (фаголизосома). В фаголизосомах устанавливается оптимальная для действия ферментов реакция (рН около 5) и начинается переваривание поглащенного объекта.

В лизосомах содержатся ферменты (протеазы, карбогидразы, липазы и пр.), обеспечивающие гидролиз веществ, содержащихся в клетках, в том числе и микробных, но их бактерицидное действие, обусловлено, в основном, наличиеммиелопероксидазы.Миелопероксидаза железосодержащий основной фермент, который содержится в азурофильных гранулах нейтрофильных гранулоцитов, и бактерицидное действие его заключается в том, что в присутствии перекиси водорода и йода он галогенизирует белки микроорганизмов.

Наряду с перевариванием инородных объектов и поврежденных клеток под влиянием гидролитических ферментов, выделившихся в фагосому, гибнут и сами фагоциты, являясь источником образования гноя, а продукты разрушения стимулируют процессы пролиферации в очаге воспаления.

Особенно отчетливо значение фагоцитоза в патогенезе воспаления выявляется при его нарушении, когда даже слабовирулентные микроорганизмы могут вызвать сепсис. Фагоцитоз в этом случае носит характер незавершенного, и микробы, поступая с лейкоцитами из очага воспаления в различные органы, обеспечивают явление сепсиса.