Нарушения микроциркуляции, тромбоз, воспаление Учебно-методические рекомендации

последовательно, ускоряя и усиливая, а в чем-то дублируя друг друга, что обеспечивает высокую эффективность и надежность всей системы.

Сосудистый компонент – гемостатические характеристики всех слоев стенки кровеносных сосудов, вызывающие активацию клеточного и коагуляционного звеньев гемостаза и локальную вазоконстрикцию. Вазоконстрикция отмечается через доли секунды от момента повреждения сосудистой стенки. Важнейшая роль в обеспечении функционирования сосудистого компонента отводится эндотелию. Эндотелий является медленно обновляемым высокоспециализированным клеточным монослоем мезенхимального происхождения, выстилающим кровеносные сосуды, играющий важную роль в поддержании их тонуса, структурной целостности, проницаемости для различных соединений и клеток и функционировании системы гемостаза. Морфофизиологическая характеристика эндотелиальной выстилки, а также количественный и качественный набор продуцируемых ею соединений неодинаковы на различных участках кровеносной системы, что обусловливает различное гемостатическое значение артериального и венозного русла даже в пределах одного органа [1, 2]. В постнатальном периоде онтогенеза он является единственной сосудообразующей тканью. Неповрежденный эндотелий обладает выраженными антигемостатическими и вазодилатирующими свойствами и играет значительную роль в поддержании нужного агрегатного состояния циркулирующей крови [3].

Эндотелиальная дисфункция имеет большое значение в развитии многих заболеваний и синдромов. Под этим термином подразумевается нарушение функционирования эндотелия, выражающаяся в изменении баланса между его вазоконстрикторными и вазодилатирующими, про- и антигемостатическими механизмами [2–4].

Тромбогенную и вазоконстрикторную активность эндотелия определяет синтез тканевого фактора (TF), эндотелина-1, 20-гидроксиэйкозатетраеновой кислоты (20-НЕТЕ), фактора фон Виллебранда (vWF), VIII фактора, фактора активации тромбоцитов (PAF), фибриногена, АДФ, тромбоксана А2, ингибиторов плазминогена. Кроме того, большое значение в процессе тромбообразования имеет экспрессия на поверхности эндотелиоцитов рецепторов для факторов системы свертывания [1–3].

Клеточный компонент системы гемостаза обеспечивается работой форменных элементов крови, в частности, тромбоцитов и лейкоцитов. В процессе эволюции он явился первичным компонентом системы гемостаза. Активация тромбоцитов и лейкоцитов может происходить в области повреждения стенки кровеносного сосуда под действием прямого контакта мембранных рецепторов клеток с белками субэндотелия, АДФ и тромбином, при участии vWF и VIII фактора. Последующая адгезия тромбоцитов к эндотелию, субэндотелиальным структурам и полимерному фибрину, осуществляемая при помощи мембранных рецепторов тромбоцитов и рецепторов субстратов адгезии, признается начальным звеном тромбообразования, запускающим механизмы агрегации тромбоцитов [3, 5]. При агрегации тромбоцитов происходит выброс АДФ, адреналина, серотонина, тромбоксана А2, веществ, усиливающих дальнейшую активация и адгезию тромбоцитов и тромбоцитарных факторов 3 и 4, фибриногена, факто-

10

ров V, XIII – инициаторов и эффекторов процесса свёртывания. Также тромбоциты обладают ангиоспастической функцией благодаря синтезу биогенных вазоконстрикторных аминов (серотонин, катехоламины) и тромбомодулина [1, 3,

6].

Активированные тромбоциты усиливают способность гранулоцитов и моноцитов адгезироваться на поверхности эндотелия, индуцируют экспрессию ими цитокинов (IL-1, TNF-α), свободных радикалов, протеолитических ферментов и TF, что может приводить к дисфункции эндотелия и потенцированию коагуляции крови [7].

Коагуляционный компонент гемостаза – комплекс факторов системы свертывания крови. Процесс свертывания происходит в виде многоступенчатых каскадов последовательных реакций плазменных белков, факторов плазмы крови, представляющих собой неактивные формы проферментов сериновых протеаз, переходящих в активные посредством ограниченного протеолиза в присутствии ионов Са2+. Согласно современным представлениям свертывание крови происходит по двум направлениям (путям) – внешнему и внутреннему, тесно взаимодействующих друг с другом и завершающихся образованием фактора Ха, который в комплексе с фосфолипидами, фактором Vа и Са2+ переводит протромбин в тромбин (фактор IIа), инициирующий заключительный (общий) путь свертывания. Физиологический смысл каскадов заключается в усилении процесса коагуляции крови и позволяет при минимальном воздействии получить большой выход конечного продукта – полимерного нерастворимого фибрина. Это приводит к образованию вторичного «красного» тромба, завершающего процесс гемостаза при стабилизации тромба фибрином [6, 8]. Таким образом, основное предназначение коагуляционного компонента заключается в завершении процесса гемостаза и предотвращении массивной кровопотери.

Система гемостаза уравновешена трёхкомпонентной антигемостатической системой, обеспечивающей фибринолиз и поддерживающей жидкое состояние крови в интактных (неповрежденных) сосудах. Динамическое равновесие прогемостатических и антигемостатических механизмов, сдвинутое в направлении более усиленного функционирования антигемостататической системы, обеспечивает в норме локализованный характер процесса тромбообразования. К анти-

гемостатической системе относят тромборезистентность стенки кровеносных сосудов, комплекс факторов форменных элементов крови, факторы фибринолиза и ингибиторы коагуляции плазмы крови.

Тромборезистентность стенки кровеносных сосудов обусловливается:

-пространственным разграничением субэндотелиальных структур и прокоагулянтов свёртывающей системы крови и тромбоцитов непрерывным монослоем эндотелиоцитов;

-продукцией эндотелиальных антитромботических и вазодилатирующих соединений (антитромбин III, оксид азота (II), EDHF – эндотелиальный гиперполяризующий фактор, ADAMTS-13 – протеаза, расщепляющая vWF, аденозинфосфатаза, протеин С, плазминоген и активаторы плазминогена, ингибитор пути тканевого фактора, тромбомодулин, простогландины);

11

-сформированным за счёт сиаловых кислот отрицательным зарядом мембраны эндотелиоцита, обращенной в просвет сосуда;

-наличием на поверхности интактных эндотелиоцитов со стороны сосудов слоя гликозаминогликанов (гепарансульфат, дерматансульфат), оказывающих потенцирующее действие на антитромбин III и гепарин – кофактор II. Комплекс гепарансульфат – антитромбин III является самым активным эндогенным антикоагулянтом [1–3, 9].

Комплекс факторов форменных элементов крови (тромбоцитов и лейкоцитов) составляют: протеины С и S, активатор тканевого плазминогена, антитромбин III, гидролазы лейкоцитов и макрофагов. Кроме того, тромбоциты обладают ангиотрофической функцией [1, 6].

Факторы фибринолиза и ингибиторы коагуляции плазмы крови обеспечивают образование плазмина и лизис полимерного фибрина. Одним из наиболее хорошо изученных и эффективных факторов является эндогенный гепарин, формирующий комплексное соединение с антиромбином III, обладающее высокой антикоагулянтной активностью, а также активирующее гепаринкофактор II и ингибитор пути тканевого фактора (TFPI) [6, 8, 9].

Исходы тромбоза:

-физиологический лизис тромба (происходит при незначительной величине тромба);

-реканализация тромба (процесс образования в крупных тромбах каналов и, до определенной степени, нормализация кровотока);

-организация тромба (прорастание тромба соединительной тканью);

-петрификация тромба (отложение в тромбе солей кальция);

-гнойное расплавление тромба (инфицирование тромба с его последующим распадом);

-тромбоэмболия (отрыв тромба или его части от сосудистой стенки с последующим переносом циркулирующей кровью в другую область системы кровообращения).

Эмболия – патологический процесс переноса кровью (лимфой) частиц (эмболов), несвойственных нормальному кровотоку (лимфотоку).

Классификация эмболии:

По природе эмбола:

1.Инородными телами – эмболия частицами, не свойственными организму (осколки снарядов, мин, части катетеров и пр.);

2.Тканевая – эмболия конгломератами клеток различных тканей (опухолевая, адипоцитарная);

3.Жировая – эмболия липидами, например, при размозжении костей, содержащих желтый костный мозг;

4.Газовая – эмболия газами, эндогенно образующимися в просвете кровеносного (лимфатического) сосуда;

5.Воздушная – эмболия пузырьками воздуха;

12

6.Микробная (септическая) – эмболия бактериальными клетками.

7.Тромбоэмболия – оторвавшимися тромбами.

По направлению движения эмбола:

1.Ортоградная (движение эмбола по направлению кровотока);

2.Ретроградная (движение против направления кровотока эмболов, обладающих большей чем кровь удельной массой);

3.Парадоксальная (возникает при наличии дефектов в межпредсердной или межжелудочковой перегородке).

По локализации эмбола:

1.Эмболия сосудов большого круга кровообращения;

2.Эмболия сосудов малого круга кровообращения;

3.Эмболия сосудов системы воротной вены.

Цель занятия:

1.Изучить особенности образования первичного (белого, тромбоцитарного) тромба на брыжейке лягушки;

2.Изучить особенности развития экзогенной жировой эмболии у лягушки.

Опыт №1. Моделирование тромбоза на брыжейке лягушки [10].

Лабораторной лягушке иглой разрушают участок спинного мозга, расположенный выше передних конечностей животного. Обездвиженную лягушку располагают брюшком вниз на препаровальном столике таким образом, чтобы правый бок располагался у края круглого отверстия. Лапы животного фиксируются к препаровальному столику булавками.

Производят разрез боковой поверхности живота лягушки, осторожно извлекают из брюшной полости петли тонкой кишки, расправляют над круглым отверстием брыжейку, фиксируют ее к препаровальному столику булавками и увлажняют физиологическим раствором; помещают подготовленный объект на предметный столик микроскопа.

Производят обзорную микроскопию брыжейки лягушки, наблюдают нормальную работу системы микроциркуляции. При помощи препаровальной иглы укладывают около среднего диаметра вены кристалл хлорида натрия, наблюдают развитие первичного тромба Цаана в этой области микроциркуляторного русла.

В протокол опыта заносят изменения кровообращения в микроциркуляторном русле и изображение микроциркуляции до и после повреждения сосудистой стенки хлоридом натрия. Вывод должен отражать заключение о механизмах тромбоза в данном опыте.

Опыт №2. Моделирование экзогенной жировой эмболии у лягушки

[10].

Лабораторной лягушке иглой разрушают участок спинного мозга расположенный выше передних конечностей животного. У обездвиженной таким обра-

13

зом лягушки срезают кожу с брюшной поверхности и производят вскрытие грудной клетки с расчетом свободного доступа к сердцу с дорзальной стороны животного. При проведении опыта постоянно орошают сердце физиологическим раствором.

Лягушку располагают брюшком вниз на препаровальном столике таким образом, чтобы край нижней челюсти был напротив четырехугольного отверстия столика. Двумя булавками фиксируют нижнюю челюсть, третьей булавкой фиксируют верхнюю челюсть таким образом, чтобы ротовое отверстие лягушки было открыто.

Двумя пинцетами осторожно вынимается из ротовой полости язык лягушки и распластывается над отверстием столика и фиксируется 4–5 булавками. Язык смачивается физиологическим раствором и проводится световая микроскопия микроциркуляторного русла на малом увеличении. Производят оценку диаметра сосудов микроангиона, состояние кровотока в них (деление на осевой и пристеночный кровоток).

Вшприц набирают 0,2–0,5 мл эмульсии подсолнечного масла в физиологическом растворе, тщательно встряхивают и медленно вводят лягушке в полость желудочка сердца.

Впротокол опыта заносят изменения кровообращения в микроциркуляторном русле и изображение микроциркуляции до и после введения жировой эмульсии. Вывод должен отражать заключение о механизмах эмболии в данном опыте.

Литература

1.Долгов В.В., Свирин П.В. Лабораторная диагностика нарушений гемостаза. – М.-Тверь: ООО «Издательство «Триада», 2005. – 227 с.

2.Endemann D.H., Schiffrin E.L. Endothelial dysfunction. Journal of the American Society of Nephrology. 2004; 15: Р. 1983–1992.

3.Петрищев Н.Н., Власов Т.Д. Типовые формы дисфункции эндотелия // В кн. Дисфункция эндотелия. Патогенетическое значение и методы коррекции / под ред. Н.Н. Петрищева. – СПб.: ИИЦ ВМА, 2007. – С. 4–48.

4.Herrmann J., Lerman A. The endothelium dysfunction and beyond // Journal of Nuclear Cardiology. 2001; 8: P. 187–206.

5.Шитикова А.С. Тромбоцитарное звено гемостаза // В кн. Гемостаз. Физиологические механизмы, принципы диагностики основных форм геморрагических заболеваний / Под ред. Н.Н. Петрова, Л.П. Папаян. СПб.: СПбГМУ., 1999. С. 2–9.

6.Ханин М.А., Тюрин К.В. Физиологические механизмы системы свёртывания крови // Онкогематология. Т. 3. 2007. С. 70–76.

7.Талаева Т.В. Механизмы взаимодействия клеток крови и сосудистой стенки в реализации воспалительного и иммунного ответов // Украiнский ревматологiчний журнал. 2001. № 3–4 (5–6). С. 45–52

14

8.Папаян Л.П. Плазменно – коагуляционное звено гемостаза // В кн.: Гемостаз. Физиологические механизмы, принципы диагностики основных форм геморрагических заболеваний / Под ред. Н.Н. Петрищева, Л.П. Папаян. – СПб.:

СПбГМУ, 1999. – С. 10–19.

9.Добровольский А.Б., Панченко Е.П. Система гемостаза // В кн.: Клиническая биохимия / Под ред. В.А. Ткачука. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: ГОЭТАР-

МЕД, 2004. – 512 с.

10.Практические занятия по патологической физиологии (методическое пособие для студентов педиатрических факультетов). Под редакцией проф. Н.Т. Шутовой. – Ленинград: 1974. – ЛПМИ, 199 с., илл.

15

вации защитных систем организма. Различают первичную и вторичную альтерацию.

Первичная альтерация – комплекс морфологических, физиологических и биохимических изменений в тканях организма в результате непосредственного воздействия повреждающего фактора. Характер, длительность и массивность первичной альтерации зависят от природы причинного фактора, интенсивности и масштабов его взаимодействия с организмом.

Вторичная альтерация – комплекс морфологических, физиологических и биохимических изменений в тканях организма при активации клеточных и, особенно, гуморальных эффекторов воспаления. Вторичная альтерация затрагивает не только непосредственно область первичного повреждения, но и рядом расположенные ткани и является ярким примером порой избыточного действия защитных систем организма. Биологический смысл вторичной альтерации – ослабление, локализация, деструкция и элиминация (или создание для нее необходимых предпосылок) флогогенного агента. Ярким примером вторичной альтерации является расплавление соседних неповрежденных клеток под действием лизосомальных ферментов непосредственно поврежденных клеток.

Гуморальные эффекторы воспаления. В эту группу относятся любые хи-

мические соединения, секретируемые клетками (или выделяющимися при их разрушении) и/или содержащиеся в интерстициальном матриксе. К ним относят медиаторы воспаления, цитокины, коагуляционное звено системы гемостаза, гуморальные эффекторы иммунной системы – иммуноглобулины и система комплемента и т.д.

Первым, кто de facto постулировал медиаторное объяснение динамики воспаления был английский патолог Томас ЛЬЮИС (1927) – предположил медиаторную роль первого из аутокоидов – ГИСТАМИНА.

Вэли МЕНКИН химически разделил фракции выпота, содержащие факторы, способные спровоцировать различные компоненты воспаления и выделил некоторые хемоаттрактанты.

Вначале 50-х годов (1951) К. де ДЮВ показал важную роль лизосом и пероксисом в ходе развития воспаления.

В50–70е гг. учение о воспалении обогатилось представлениями о роли МЕДИАТОРОВ ФОСФОЛИПИДНОЙ ПРИРОДЫ. В 80е гг. – интерес исследователей прикован к медиаторам пептидной природы (НЕЙРОПЕПТИДЫ, ИНТЕРЛЕЙКИНЫ). И, наконец, в конце 20 столетия, сформировались представления о МАК (молекулы клеточной адгезии) и роли МАК при самых разнообразных формах межклеточных взаимодействий при воспалении.

Медиаторы воспаления – сборная группа соединений, образующихся или активирующихся, действующих и впоследствии инактивирующихся или разрушающихся в очаге воспаления, способных оказывать воздействие на клетки

иэлементы стромы тканей в области воспаления, вызывая альтеративные изменения, способных выполнять сигнальную и регуляторную функции для кле- ток-эффекторов воспаления. При выходе (прорыве) за пределы воспалительного очага при недостаточности локализации воспаления медиаторы воспаления способны вызывать и системные эффекты (системные проявления/осложнения

17

воспаления (например, лихорадка) или синдром системных реакций при вос-

палении (SIRS)).

Основные группы медиаторов воспаления [1, 2]:

1.Вазоактивные соединения: медиаторы арахидоновой кислоты, гистамин, оксид азота (II), биогенные амины, дефенсины, фактор активации тромбоцитов.

2.Хемоаттрактанты: компоненты системы комплемента (С4а, С3а, С5а), лейкотриены, липоксины.

3.Цитотоксины/цитолизины: свободные радикалы, компоненты системы комплемента, MMPs, ферменты лейкоцитов и макрофагов (эластаза, коллагеназа, нейраминидаза и т.д.).

4.Активаторы системы гемостаза/антигемостаза: тромбопластин,

АТФ/АДФ, факторы системы свертывания, активаторы плазминогена. Арахидоновая кислота – эйкозатетраеновая полиненасыщенная жирная ки-

слота, образующаяся в ходе ферментативного метаболизма фосфолипидов (фосфатидилхолина и фосфатидилинозитола) клеточных мембран. Дальнейший метаболизм арахидоновой кислоты приводит к образованию целого ряда соединений, обладающих высокой провоспалительной активностью.

Циклооксигеназный механизм метаболизма арахидоновой кислоты опосредован работой фермента циклооксигеназы (изоформы СОХ-1, СОХ-2) и приводит

кобразованию простогландинов (PG) – соединений, способствующие вазодилятации, бронходилятации, нарушению провоспалительной активности лейкоци-

тов, и тромбоксана А2 (ТХА2) – способствующего вазоконстрикции, бронхоконстрикции, активации клеток-эффекторов воспаления, особенно тромбоцитов [2]. Схемы терапии, включающие в себя аспирин, способны частично переключать циклооксигеназный путь на образование липоксинов.

Липоксигеназный механизм метаболизма арахидоновой кислоты опосредован работой фермента липооксигеназы (LOX) и приводит к образованию лейкотриенов (LT) – соединений, способствующих мощной бронхоконстрикции и сокращению паренхимы легких, вазодилятации и увеличению проницаемости кровеносных сосудов, активации клеток-эффекторов воспаления, особенно макрофагов, и обладающих хемоаттрактирующими свойствами, и липоксинов (LX) – соединений, активирующих провоспалительные свойства лейкоцитов и эндотелиоцитов, обладающих сильным хемоаттрактирующим действием [2].

Цитокины – сборная группа низкомолекулярных соединений, как правило, пептидной природы, продуцируемых любыми клетками организма и выполняющих преимущественно сигнальную и регуляторную роль в физиологических и патологических процессах. Различают следующие группы цитокинов, имеющих большое значение в развитии, поддержании и ингибировании воспаления [2]:

1.Интерлейкины (IL-1, IL-2, IL-8, IL-10…) – преимущественно синтезируются лейкоцитами и макрофагами, способствуют активации клеток-эффекторов воспаления и усиления их провоспалительных свойств.

2.Факторы роста и колониестимулирующие факторы (VEGF, PGF, GMCSF…) – стимуляция пролиферации клеток-предшественников форменных элементов крови, ангиогенеза, развития соединительной ткани.

18

3.Интерфероны (IFα, IFβ, IFγ) – эволюционно выработанные гуморальные факторы противовирусной защиты, способствуют активации лейкоцитов крови.

4.Хемокины (CXC, XC…) – группа молекул, обеспечивающих миграцию клеток организма в норме и патологии; при воспалении являются мощными хемоаттрактирующими веществами.

5.Общие, неклассифицируемые провоспалительные цитокины (TNF-α, TNF-β, IL-1…) – сборная группа цитокинов, обеспечивающих системные проявления воспаления: лихорадку, слабость, гемодинамические нарушения

ит.п.

Клетки-эффекторы воспаления. В принципе, любые клетки в очаге повреждения принимают участие в развитии процесса воспаления, однако, в классической патофизиологии к клеткам-эффекторам воспаления прежде всего относят лейкоциты периферической крови и тканевые макрофаги различного гистогенеза и мастоциты. Роль клеточного звена заключается в непосредственной деструкции и элиминации флогогенных агентов и поврежденных структур организма (фагоцитоз, АЗКЦ) и в продукции цитокинов и медиаторов воспаления.

Клетки-эффекторы воспаления способны к хемотаксису – активному перемещению в очаг воспаления по градиенту концентрации хемоаттрактантов (медиаторы воспаления, сигнальные цитокины, фрагменты поврежденных клеток и флогогенных агентов и сами флогогенные агенты). Тканевые макрофаги располагаются непосредственно в эпицентре разворачивающихся событий и их перемещение носит локальный характер и, как правило, ограничено тканью/органом в которых они находятся. Лейкоциты периферической крови на пути к очагу воспаления проходят сложный процесс выхода из кровеносного сосуда в интерстициальное пространство (эмиграция) и хемотаксиса в область повреждения (миграция).

Эмиграция – генетически запрограммированный физиологический процесс перехода лейкоцитов из периферической крови в ткани организма через стенку кровеносного сосуда. В норме происходит на участке капилляров и посткапиллярных венул микроциркуляторного русла и опосредована элетростатическим взаимодействием и экспрессией на мембранах лейкоцитов и эндотелиоцитов сосудов молекул клеточной адгезии и специализированных рецепторов.

Группы молекул клеточной адгезии [2, 3]:

1.Селектины (CD62) – трансмембранные соединения, обеспечивающие роллинг и маргинацию лейкоцитов. Различают Р-, Е- и L-селектины (CD62P, CD62E, CD62L).

2.Адрессины – высокоспециализированные гликопротеиды (CD34, ESL-1, PSGL-1), экспрессированные на венулах лимфоидных органов и обеспечивающие в первую очередь эмиграцию лимфоцитов.

3.Интегрины – группа соединений (CD11a/CD18, CD11b/CD18), обеспечивающих взаимную адгезию в системах «клетка-субстрат» и «клетка-клетка». Интегрины реализовывают свои функции на всех стадиях эмиграции лейкоцитов, но их значение возрастает на поздних стадиях (агрегация и собственно эмиграция).

19