Клиническое руководство по черепно-мозговой травме

28 Сепсис

Д. Гельмонт

28.1. Определения

Определение процесса, теперь известного как сеп­сис, вырабатывалось в течение последних 20 лет. В начальном периоде исследований, целью которых было описать всю последовательность событий вос­палительного процесса, термины «септицемия» и «септический синдром» использовались как равно­значные, взаимозаменяющие понятия. Термин «сеп­тицемия» был определен как присутствие микро­организмов или их токсинов в крови. Однако он не адекватно отражал весь спектр патогенных микро­организмов — грибов, вирусов, паразитов, спо­собных попадать в кровь и вызывать воспаление. Это также, исключало тех пациентов, результаты по­севов у которых были отрицательны, но наблюда­лись те же воспалительные реакции (см. рис. 28-1). Использование данного термина в клинике и в медицинской литературе, все более и более добав­ляло путаницы и создавало трудности в интерпре­тации данных при их анализе [3,4]. В 1991, Амери­канский Колледж Торакальных Врачей и Общество Реаниматологии (ACCP/SCCM) решили создать основу для лучшего понимания данного воспали­тельного феномена. Базой будущего исследования явилась форма установленного согласия, в кото­рой были сделаны определения терминов, описы­вающих различные стадии воспалительной реакции (см. Таб. 1) [5]. Это создало общую отправную точ­ку, которая позволила клиницистам и исследова­телям детальнее описывать пациентов в последую­щих клинических исследованиях.

С пониманием того, что воспаление может на­чинаться с причин, не являющихся инфекцией, то, что прежде оставалось неясным в определении сепсиса и септицемии, было выделено в термин «Синдром Системного Воспалительного Ответа

(ССВО)». Этот новый термин использовался для описания воспалительного процесса как результа­та сепсиса, так и неинфекционных причин. Кли­нические проявления воспалительного синдрома были названы ССВО критериями. Эти критерии включали в себя (но не ограничивались!) следую­щее: 1) гипертермия более 38°С или гипотермия менее 36°С; 2) частота сердечных сокращений бо­лее 90 ударов/мин; 3) тахипное более 20 дыханий/ мин., или РаСО₂ меньше 32 mmHg; и 4) лейкоци­тоз более 12,000/mm³, или лейкопения менее 4,000/ mm³; или количество нейтрофильных метамиело-цитов более 10 % [5]. Сепсис был определен как ССВО на инфекцию.

Рис. 28-1. Взаимоотношение инфекции, сепсиса, и синдрома системной воспалительной реакции (ССВО)

448

Сепсис

Создание нового термина ССВО подчеркнуло фундаментальные наблюдения, сделанные относи­тельно воспалительного процесса. Первое — то, что нарушение функций воспалительного характера яв­ляется реакцией на основной стимул (таких как инфекция или травма) и что поиск этой причины является частью оценки пациента. Второе наблю­дение — то, что воспалительная реакция является системной, и воздействует почти на каждый орган опосредовано через сосудистый эндотелий, лейко­циты и моноциты. И наконец, воспалительная ре­акция стимулирует выработку медиаторов с широ­ким спектром специфических биологических эф­фектов, заканчивающихся клиническими призна­ками синдрома [6] различной степени выраженно­сти и тяжести.

Для описания континуума клинической и пато­физиологической тяжести воспалительного процес­са, были введены термины «сепсис», «тяжёлый сепсис» и «септический шок» (см. табл. 28-1). Часть объяснений правильного употребления этих новых терминов пришла из клинических исследований, таким образом каждая стадия, вероятно, будет иметь независимое прогностическое значение (на­пример, смертность увеличивается по мере нарас-

тания тяжести сепсиса до септического шока). Тер­мины «септический синдром» и «септицемия» рас­сматриваются как неоднозначные и вносящие пу­таницу, и поэтому, рекомендовано ими не пользо­ваться.

С появлением новых технологий мониторинга и лечения пациентов, стало очевидно, что причи­ной смерти больных в тяжелом состоянии было развитие прогрессирующей органной недостаточ­ности. Термины типа «прогрессирующая или резуль­тирующая органная недостаточность» |7], «поли­органная недостаточность» [8] и «системная поли­органная недостаточность» [9] изначально подтол­кнули к обозначению данного явления. Определе­ния и критерии, используемые для описания этого процесса значительно отличались, что затрудняло анализ клинических исследований. ACCP/SCCM, в их форме установленного согласия в 1991 году [5J, рассмотрели проблему и ввели термин «синд­ром полиорганной недостаточности» (СПОН). Тер­мин «недостаточность» имел более широкий смысл, чем просто «дисфункция», так как он отражал про­грессирующее ухудшение во времени. Данный тер­мин также описывал состояние, в котором функ­ция органа была нарушена настолько, что поддер-

Таблица 28-1

Инфекция Микробный феномен, характеризующийся воспалительным ответом на присутствие микроорганизмов или ивазию стерильной в норме ткани этими микроорганизмами.

Бактериемия Наличие живых микроорганизмов в крови. Наличие вирусов, грибов, паразитов и др. в крови следует описывать в подобном же стиле (виремия, фунгемия, паразитемия и т.д.)

Синдром системного Обширная воспалительная реакция с разнообразием клинических ответов. воспалительного ответа Признаки: (ССВО) Температура >38е С или < Збе С Пульс > 90 ударов/мин Частота дыхания = 20 в мин Лейкоцитоз = 12,000 клеток/ттЗ; < 4,000 cell/ттЗ, или > 10 % band forms.

Сепсис Системный ответ на инфекцию. Присутствуют все клинические признаки ССВО при условии наличия инфекции.

Тяжёлый сепсис Сепсис в сочетании с органной недостаточностью, гиполерфузией в результате лактоацидоза, олигоурии, или острые ментальные нарушения, или сепсис -индуцированная гипотензия, и др.

Септический шок Сепсис-индуцированная гипотензия, рефрактерная к инфузионной терапии в сочетании с гипоперфузионными нарушениями или дисфункцией органов.

Сепсис-индуцированная Систолическое АД < 90 mm Hg или падение сАД > 40 mm Hg от нормального гипотензия уровня, при условии отсутствия других причин снижения АД.

449

Клиническое руководство по черепно-мозговой травме

жание гомеостаза становилось невозможным. Так­же были включены первичное и вторичное подо-пределения для дифференцировки, вызвана ли дисфункция органа прямым результатом четко оп­ределённых первичных повреждающих факторов (типа пневмонии) или следствием реакции орга­низма — вторичных повреждающих факторов (на­пример, острого респираторного дистресс-синдрома в результате перитонита (см. табл. 28-2).

Таблица 28-2 Определение полиорганной недостаточости

Полиорганная Наличие изменения функции орга­не достаточ ость на у остро заболевшего пациента, до такой степени, что поддержание гомеостаза невозможно без посто­роннего вмешательства. Синдром полиорганной недоста­точности также классифицируется на первичный и вторичный: • Первичный СПОН является результатом травмы того орга­на, нарушение функции кото­рого возникает в первую оче­редь, и может быть напрямую с ней связано. • Вторичный СПОН — наруше­ние функции органа не в результате самого поврежде­ния, а как следствие ответа макроорганизма.

28.2. ВСТРЕЧАЕМОСТЬ

Было достаточно сложно определить реальную встречаемость сепсиса и его осложнений. Трудность заключалась в недостатке ясных и точных опреде­лений данного процесса, а также форм и спосо­бов сообщения об этом. В 1990 г. Центр по Контро­лю за Болезнями Соединенных Штатов (CDC) со­общил о встречаемости сепсиса в стационарах за период с 1979 по 1987 годы. Распространенность патологий за этот период, увеличилась с 73.6 до 175.9 на 100,000 человек, что составило прирост на 139 %. Однако, в результате неточности опре­деления, использованного в этом сообщении, ис­тинная встречаемость сепсиса была недооценена, так как в исследование не были учтены пациенты с клинической картиной сепсиса и отрицатель­ными результатами посевов. По оценкам, в Со­единенных Штатах, количество случаев сепсиса составляет приблизительно от 450,000 до 500,000

в год, и это число продолжает увеличиваться. Рост встречаемости произошёл во всех возрастных груп­пах, хотя наибольший прирост отмечен в возрас­тной группе «старше 65 лет» (165 % — с 326.3 до 854.7 на 100,000). В итальянском исследовании сеп­сиса, сепсис, тяжёлый сепсис и септический шок составили соответственно 4.5%, 2.1% иЗ% всех госпитализаций в отделения интенсивной терапии и реанимации, а количество всех ССВО состави­ло 52% [10].

Факторы, которые, возможна, лежали в осно­ве увеличения встречаемости сепсиса в течение этого периода, были отнесены к следующим груп­пам: 1) возросшее использование агрессивной хи­миотерапии у онкологических пациентов вместе с более частым применением иммуносупрессивных препаратов в трансплантологии, ревматологии (си­стемная красная волчанка, ревматоидный артрит) и в лечении сосудистых заболеваний (гранулема-тоз Вегенера, синдром Гудпастур, полиартрит); 2) увеличение продолжительности жизни иммуносуп­рессивных пациентов, составляющих группу риска по инфекции; 3) неадекватная антибиотикотера-пия и антибиотикопрофилактика; 4) возросшее ис­пользование хронических внутрисосудистых уст­ройств и протезов; 5) повышение квалификации врачей и их способности диагностировать сепсис.

28.3. ПАТОГЕНЕЗ

Патогенез сепсиса сложен, однако, наше пони­мание воспалительного каскада резко возросло за последние 2 десятилетия из-за беспрецедентного увеличения количества исследований на живот­ных и у человека, направленных на изучение па­тофизиологии этого синдрома [11J. Важно помнить, что воспалительная реакция организма при ин­фекции не уникальна и может встречаться при дру­гих состояниях, таких как травма, панкреатит и ожоги.

28.3.1. Пусковые механизмы

Пусковым механизмом сепсиса является высвобож­дение грамм отрицательными бактериями эндоток­сина, или ему подобного вещества (см. рис. 28-2) типа энтеротоксина, токсина-1 токсического шока, липоотеихоевои кислоты и пептидогликанов грамм положительных бактерий, вирусных частиц и гриб­ковых антигенов. Наиболее исследованным пуско­вым фактором являлся эндотоксин — липополи-сахарид (LPS) который находится во внешней мембране всех грамм-отрицательных бактерий. Он

450

Сепсис

Рис. 28-2. Пути гуморальной активации при сепсисе

состоит из двух ядер — липидного (липид А) и полисахаридного, которые связаны с О-полисаха-ридной цепью. Эта О-полисахаридная цепь состоит из повторяющихся молекул сахара (разные у раз­ных грамм-отрицательных бактерий).

Эндотоксин при попадании в кровь вызывает выброс эндогенных веществ, типа интерлейкинов и других полипептидов и пепидов факторов роста, как локально, так и на системном уровне. Эти эн­догенные продукты вырабатываются лейкоцитами, эндотелиальными клетками, В-лимфоцитами, мо­ноцитами/макрофагами, клетками-киллерами, фибробластами, клетками гладкой мускулатуры, эпителиальными клетками, гепатоцитами, керати-ноцитами и глиальными клетками. Эти клетки упо­мянуты в связи с важной ролью цитокинов в вос­палении.

Цитокины являются растворимыми регулятор-ными полипептидами, которые действуют местно как связующее звено между клетками. Действие цитокинов может быть или аутоетимулирующее или опосредовано стимулирующее, оказывая аутокрин-ный или паракринный эффект на ткани. Их эф-феккт включает в себя «заправку» и активацию

фагоцитарных клеток, необходимых для индуци­рования, развития и поддержания воспаления с целью устранения повреждающего фактора как причины. Цитокины являются плейотропными мо­лекулами, способными вызывать различные эффек­ты в зависимости от окружающей гормональной среды. Время от времени системные эффекты ци­токинов могут оказывать повреждающее влияние на макроорганизм. Повреждение макроорганизма обычно предотвращается в результате баланса между провоспалительными и противовоспалительными медиаторами. Провоспалительные медиаторы необ­ходимы, чтобы сдержать и уничтожить инфекци­онные микроорганизмы. Противовоспалительные медиаторы необходимы, для ограничения воспа­ления в области инфекции и предотвращения по­вреждения макроорганизма. В случае отсутствия контроля, провоспалителъный ответ может «без разбора» повреждать нормальные ткани.

Цитокины присоединяются к определенным рецепторам на поверхности клеток-мишеней. Эти рецепторы связаны с внутриклеточным проведе­нием сигнала и путями вторичных мессенджеров. Например, липополисахарид активирует митоген-

451

Клиническое руководство по черепно-мозговой травме

активную протеинкиназу (МАПК) и ядерный фак­тор регуляции транскрипции кВ фактора (ЯФРТкВ). Это, в свою очередь, активирует специфические гены для выработки цитокинов или других медиа­торов воспаления.

Цитокины имеют различные характеристики и вызывают различные эффекты. Некоторые из этих характеристик включают: 1) индукцию производ­ства других цитокинов 2) подавление выработки ци­токинов; 3) при определённых заболеваниях, име­ется характерная модель выработки цитокинов (вы­работка IL-4 и IL-5 при астме) 4) чёткий, «твер­дый» контроль выработки, поддержание баланса между провоспалительными и противовоспалитель­ными цитокинами, для увеличения степени защи­ты макроорганиззма и уменьшения степени его по­вреждения. Эта последняя характеристика цитоки­нов особенно важна, иллюстрируя прекрасный ба­ланс между про-воспалением и анти-воспалением.

Данный баланс необходим в попытке сдержать токсическую защитную реакцию макроорганизма на участке инфекции, таким образом ограничивая повреждение здоровых тканей. Бесконтрольная ак­тивация воспалительного каскада может кончится повреждением ткани и, возможно, даже гибелью макроорганизма. Поэтому, цитокины могут также классифицироваться на провоспалительные, про­тивовоспалительный и двуэффектные. Примером подобной регуляции может служить Фактор сти­мулирующий гранулоциты (G-CSF), который, с одной стороны, является провоспалительным ци-токином (увеличивает производство нейтрофилов), а с другой — противовоспалительным цитокином (он уменьшает дальнейшее производство фактора некроза опухоли (TNF-a), главного провоспали-тельного цитокина). Другим примером может слу­жить — простагландин Е2 (PGE2), который явля­ется про-воспалительным медиатором. Однако он также ингибирует выработку провоспалительных цитокинов TNF-A и IL-1 макрофагами и моноци­тами.

Цитокины вырабатываются и накапливаются клетками несколькими способами. Их высвобож­дение зависит от типа и силы полученных стиму­лов. Синтез, накопление и хранение цитокинов в клетках осуществляется следующими способами: 1) синтезируется как часть комплекса, необходи­мого для поддержания гематопоэза (M-CSF, G-CSF, S-CF, IL-6, ЕРО); 2) пресинтезируется и запасется в эндоплазматических гранулах (GM-CSF, TGF-B, PF4, PDGF) для высвобождения только в случае соответствующего индуцирования клетки; 3) синтезируется и транспортируется к мем-

бране клетки для самостоятельного образования по­верхности или включения в сложный комплекс её обязательной белковой системы (TNF-a, IL-1/3, EGF, TGF-a); 4) формируют часть внеклеточного матрикса (TGF-/3, MIP-1B, IL-8); или, 5) синтези­руются как ответ-реакция на инфекционные аген­ты, антигены, тромбоцит активирующие факторы или комплемент (IL-1, TNF, INF-y).

В результате высвобождения бактерией, липопо-лисахарид или другое активное пусковое вещество, становятся наиболее доступным моноцитам и мак­рофагам, клеткам, ответственным за пуск воспали­тельного каскада. Липополисахарид связывается с лип о полисахарид-комплиментарным протеином, синтезированным в печени. Этот липополисахарид-но-ЛПСК-белковый комплекс связывается в свою очередь с CD14 мембранным рецептором, глюко-зилфосфо-инозитольным (Gpi) рецептором лейко­цитов макроорганизма 112]. Это соединение усили­вает эффект на клетки-мишени (моноциты или мак­рофаги), посредством триггерного пуска систем вторичных мессенджеров, которые, в свою очередь, стимулирует выработку цитокинов TNF-a, IL-1 и IL-6. Альтернативный путь: липополисахаридно-ЛПСК-белковый комплекс может связываться с растворимыми CD-14 молекулами, что выражается в активации систем комплемента. В дополнение к выработке этих цитокинов, данное взаимодействие также ведет к производству метаболитов арахидо-новой кислоты, увеличению экспресси интегринов, активации кининовой системы и выработке оксида азота (см. ниже).

Двумя важными цитокинами в процессе запуска и поддержания воспаления являются TNF-a и IL-1. TN F-a в первую очередь вырабатывается моноцита­ми и макрофагами в ответ на воздействие ЛПС, или других цитокинов. TNF-a получается в резуль­тате распада под воздействием фермента металло-протеазы, высвобождающей более мелкий раство­римый белок, из промолекулы — npo-TNF-a, ко­торая находится в мембранах лейкоцитов [13]. Од­нако, биологическая активность TNF-a зависит от формирования гомотриметричных комплексов из 3 мономеров зрелых TNF-a молекул. Эти гомотри-метричные комплексы могут связыватся с одним из двух типов рецепторов на мембранах клетки (тип I-TN F или тип I1-TNF рецепторы (TN FR)). Тип I TNFR ответственен за модуляцию большинства из ЛПС-индуцированной активности TNF-a's. В результате активации этого рецептора, возникает усиление клинической картины сепсиса. Тип II TNFR играет важную роль в опосредованной TNF-a цитотоксич-ности [14][15].

452

Сепсис

TNF-a также ответственен за стимуляцию вы­работки других цитокинов раннего ответа, таких как IL-1, мощного фактора хемотаксиса нейтро-филов — цитокина IL-8, IL-6, который стимули­рует реактивные белки острой стадии (С реактив­ный белок, ферритин), и активизирует индуциру­емую NO-синтазу (iNOS), для выработки оксида азота (см. ниже). Другие эффекты TNF-a включают в себя активацию метаболизма арахидоновой кис­лоты с выработкой простагландинов и лейкотрие-нов, и увеличивают образование микротромбов в результате триггерного воздействия на свёртываю­щую систему, что приводит к диссеминированно-му внутрисосудистому свёртыванию (ДВС-синд-ром) в результате активации тканевого фактора (TF) и фактора XII. TNF-a также является эндо­генным пирогеном и ответственен за катаболичес-кую фазу сепсиса.

IL-1 обладает множеством биологических и фун­кциональных свойств TNF-a, и эти два вещества перекрывают друг друга в своих эффектах. Имеют­ся три различных белка в группе IL-1: IL-la, IL-1Б и IL-1 антагонист рецептора (IL-lra). И IL-1Б и IL-\а усиливают сепсис-подобный синдром при внут­ривенном введении. Как и TNF-a, IL-1Б выраба­тывается внутри клетки в результате воздействия цистеинпротеазы IL-1 (ICE) на промолекулу — про-IL-lБ, что уменьшает биологическую актив­ность вещества. После выработки, IL-1Б связыва­ется с одним из двух типов рецепторов, тип I и тип II рецепторы передачи сигналов (IL-1R). Тип I ре­цептор передачи сигналов (IL-1R) вызывает био­логические эффекты этого интерлейкина. Тип II 1L-1R рецептора служит как «рецептор приманка», ко­торый комплиментарно связывает IL-1Б, и, таким образом, блокирует воспалительные эффекты это­го цитокина. Работа IL-IRm тип 11 IL-lRpeuenTO-ров синергична, и проявляется в блоке провоспа-лительных эффектов IL-1Б на клетки-мишени. Не­которые из противовоспалительных эффектов глю-кокортикоидов опосредованы влиянием на тип II IL-1R рецепторы, таким образом работая как фи­зиологический регулятор ЛПС-вызванного воспа­лительного ответа. Другим примером того, как про-воспалительные эффекты цитокинов сбалансиро­ваны противовоспалительными эффектами того же самого или другого цитокина может служить по­пытка ограничить воспалительную реакцию в об­ласти инфицирования.

Как и TNF-a, IL-1Б является мощным индукто­ром вторичных медиаторов сепсиса. Однако в тече­ние воспалительного процесса он стимулирует не только их выработку, но свою собственную. IL-1Б

также стимулирует выработку других важных ве­ществ, таких как IL-8 и хемотактического протеи­на-1 моноцитов (МСР-1), которые являются мощ­ным хемоаттрактантами нейтрофилов и моноци­тов (табл. 28-3). Про-воспалительная деятельность продолжает вести процесс воспаления посредством: 1) увеличения выработки и секреции IL-2, кото­рый стимулирует быстрое увеличение количества Т-лимфоцитов; 2) увеличения выработки IL-6; и, 3) стимулирования выработки факторов форми­рования гранулоцитов и активирования свертыва­ющего каскада внешними путями.

Таблица 28-3 Хемотаксические факторы воспаления

Источник: Bcllingan, G. Inflammatory cell activation in sepsis. British Medical Bulletin (1999) vol 55 (1): 21.

Коллаген 1 типа и фибронектин протеолиттические фрагменты являются специфическими хемоатрактанта-ми макрофагов

Подобно TNF-a, IL-1 также стимулирует выра­ботку метаболитов арахидоновой кислоты и опос­редует экспрессию интегринов на лейкоциты и паренхиматозные клетки, что является важным шагом в цикле полиморфноядерных лекоцитов. IL-1 также стимулирует выработку окисида азота. Дру­гие известные эффекты IL-1 включают в себя: ин­дукцию гипертермии, сна, анорексии и выброс нейропептидов в мозге.

28.3.2. Эффекты на сосудистый эндотелий и кровь

Перед тем, как пытаться понять какое влияние оказывается на сосудистый эндотелий и кровь, и какое участие они принимают в сепсисе, сначала

453

Клиническое руководство по черепно-мозговой травме

необходимо представить то, что происходит в мик-роциркуляторном русле в зоне ограниченного очага инфекции. Воспалительная реакция макроорганиз­ма на инфекцию является нормальной. В попытке борьбы и локализации инфекции, первично мо­ноциты и макрофаги высвобождают цитокины (TNF-a, IL-1) приводя в готовность окружающие клетки, включая сосудистый эндотелий на участ­ке развивающейся инфекции. Хемотаксическая пе­редача сигналов (IL-8, С-5а, лейкотриен LTB2, и бактериально выработанные факторы, такие как М-формил-Ь-метионил-фенилаланин) активизиру­ет лейкоциты в окружающих тканях и в крови, при­влекая их к участку инфекции.

Перемещение лейкоцитов к участку инфекции не происходит ни случайно, ни хаотически. Оно является хорошо управляемым процессом, кото­рый скоординирован передачей сигналов местно выработанными провоспалительными медиатора­ми и сосудистым эндотелием. После передачи сиг­налов, описанных выше, переформирования или активизации сосудистого эндотелия и лейкоцитов, происходит перемещение клеток к инфицирован­ной области. Это осуществляется посредством ак­тивации, выработки и секреции эндотелием ве­ществ, которые, в свою очередь, вносят вклад в усиление и управление воспалительного каскада.

По. прибытии «незаправленных» нейтрофилов в очаг инфекции или в место травмы по микро-циркуляторному руслу, они встречаются цитоки-нами и другими воспалительными веществами, ко­торыми «заправляются» и активируют ПЯЛ. Эта активация приводит к изменениям физических ха­рактеристик лейкоцитов, увеличивая их способ­ность к адгезии на эндотелии и проникновению в участок инфекции (главным образом через пост­капиллярную венулу). К тому же, активация при­даёт нейтрофилам больше устойчивости к дефор­мации и наращивает способность к адгезии к эн-дотелиальным клеткам, увеличивая активацию мембран при помощи белков типа МАС-1, фак­тора адгезии лейкоцитов (LAF) и молекул адге­зии лейкоцитов (LECAM). Эти физические изме­нения лейкоцитов изменяют микроциркуляцию, увеличивая время прохождения крови через ка­пилляры. Движение по микроциркуляторному рус­лу дополнительно местно замедляется прокоагу-лянтной и протромботической средой, получен­ной высвобождением эндотелиалъными клетками таких веществ, как тромбопластин, фактор инги-биции активатора плазминогена (PAI-1) и фак­тор активации тромбоцитов (PAF). Эти изменения вносят свой вклад в формирование микротромбов

и как следствие в недостаточность кровоснабже­ния, которая встречается в микроциркуляторном русле во время сепсиса.

После миграции «заправленных» лейкоцитов по микроциркуляторному руслу, три фактора облег­чают их перемещение к очагам воздействия. Повы­шенное «качение» лейкоцитов по поверхности эн­дотелия. Это сопровождается устойчивым припаи-ванием к его поверхности и, наконец, прохожде­нием гематотканевого барьера. Тропность к сосу­дистой стенке облегчена экспрессией поверхност­ных обязательных клеточных белков эндотелия [16]. К ним относят селектины и интегрины. Функция их заключается в «заманивании» лейкоцитов во вре­мя прохождения через капилляры инфицирован­ного участка. Некоторые из селектинов и интегри-нов включают L-селектин, Е-селектин, Р- селек-тин, внутриклеточные адгезивные молекулы (ICAM), эндотелий-лейкоцит адгезивные молеку­лы (ELAM), сосудистые адгезивные молекулы (VCAM) и грануло-ассоциированные мембранные белки (GMP-140). JCAM-1 представляет собой важ­ный интегрин, который связывается с МАС-1 (CD11B/CD18) протеинов поверхности нейтрофи­лов и жестко прикрепляет лейкоциты к эндотелию. При экспериментальном блокировании ICAM-1 или MAC-1, смертельно-опасные эффекты ЛПС ос­таются без ответа, тем самым подчёркивая важ­ность этих белков в механизме воспаления. Цито­кины IL-1, TNF-/? и растворимый Е-селектин ре­гулируют экспрессию ICAM-1 при сепсисе.

После присоединения ПЯЛ и стадии её транс­формации, она на уровне посткапиллярной вену-лы диапедезом проходит эндотелиальный барьер через промежутки, возникшие в результате по­вреждения сосудистого эндотелия такими веще­ствами, как эндотоксин, TNF-a, тромбоцит-ак-тивирующий фактор (PAF), лейкотриен-В4 и тромбоксан А2, и попадает в интерстиций. Лейко­цит также повреждает сосудистый эндотелий, вызывая локальную травму ткани, после присое­динения к его участку. Эта травма вызвана поте­рей зернистости энд о плазматических лизосом с выбросом их содержимого, которое включают в себя свободные кислородные радикалы, лизосо-мальные ферменты и протеазы.

В интерстициуме ПЯЛ переносятся к участку ин­фекции по хемотаксическому градиенту, создан­ному хемокинами. Этот градиент направляет лей­коциты к участку повреждения, где находятся фа­гоциты и происходит очищение очага поврежде­ния. Затем происходит фагоцитоз, подкреплённый присутствием опсонизирующих белков системы

454

Сепсис

комплемента и иммуноглобулинов. По окончании лейкоцитом процесса фагоцитоза, происходит сли­яние фаговакуоли с внутриклеточными гранула­ми, что приводит к увеличению внутриклеточной утилизации кислорода, известного как дыхатель­ный пакет. Дыхательные пакеты подвергают пато­ген влиянию токсических миелопероксидаз, сво­бодных радикалов кислорода (суперокись-анион, пероксид водорода), лизосомальных гидролаз, протеаз (эластазы, коллагеназы, нейтральные про-теазы, активатор плазминогена) содержащихся в лизосомах. Эти вещества облегчают уничтожение бактерий, и, в случае отсутствия регулирующего механизма, повреждают ткани макроорганизма. Другие вещества, такие как антимикробный пеп­тид, находящиеся в азурофильных гранулах нейт-рофилов (протеин, увеличивающий бактерицид­ную проницаемость) стимулируют уничтожение и опсонизацию бактерий.

Необходимо понимать, что в микросреде учас­тка инфекции положительные эффекты воспале­ния «перевешивают» отрицательные. Воспаление увеличивает «обороноспособность» макроорганиз­ма хозяина и вносит вклад в «перемоделирование» ткани и восстановление функции.

Лейкоциты являются не единственными ком­понентами крови, на которые оказывается воз­действие во время системного воспаления. Выпуск цитокинов и ЛПС в кровоток вызывает актива­цию и вывод из строя почти каждого компонента крови. На тромбоциты, системы плазматических белков (комплемент и свёртываемость) и эритро­циты также или оказывается воздействие, или они активно участвуют в воспалительном каскаде. Боль­шинство эффектов отмечается на микроциркуляр­ном уровне.

Вовлечение тромбоцитов в каскад сепсиса так­же повреждает эндотелий, стимулируя вазоконст-рикцию и дальнейшее активирование лейкоцитов. Тромбоциты активируются тромбоцит активирую­щим фактором (PAF). PAF является провоспали-тельным цитокином и активирует TNF-a и IL-1/5, таким образом увеличивая воспалительный каскад. Это приводит к выбросу тканевого фактора, таким образом усиливается адгезивность и активность лейкоцитов, а также стимулируется выработка и секреция оксида азота, что приводит к вазодиля-тации. К другим эффектам PAF относятся: усиле­ние аггрегации тромбоцитов и развитие легочной артериальной гипертензии в результате выброса простагландина.

Поддержание гомеостаза на микроциркулярном уровне во время сепсиса затруднено не только био-

химическими и физическими изменениями, воз­действующими на кровеносные микрососуды, как было описано выше, но также и изменениями ре­ологических свойств эритроцитов. Способность эритроцита в норме изменять свою форму при про­хождении по капиллярам меньшего размера, час­тично потеряна. Эта способность эритроцитов к из­менению формы, являющаяся важным фактором в поддержании адекватного кровообращения при низком перфузионном давлении [17][18], утрачи­вается в результате присутствия эндотоксина и ме­диаторов, выброшенных активными лейкоцитами. Увеличение ригидности эритроцитов приводит к застою и обструкции нормального кровотока на капиллярном уровне, приводя к неоднородной пер­фузии с окончательным уменьшением снабжения тканей кислородом. Это приводит к гипоксичеко-му повреждению ткани, и, в конце концов, к дис­функции органа.

Воспаление и сепсис также воздействуют и на другую систему крови, называемую контактной системой. Эта система состоит из белков и регуля-торных серин-протеаз и включает в себя свёртыва­ющую, комплемент- и кинин-каликрииновую си­стемы. Каждая система вносит свой вклад в нару­шения, возникающие при сепсисе со значитель­ным клиническим воздействием типа гипотензии и ДВС.

Свёртывающая система, играющая важную роль в механизме сепсиса, подвергается воздействию воспаления. На начальных этапах сепсиса происхо­дит активация свёртывающей системы, выражаю­щаяся увеличением выработки тромбина и фибри­на, что, в конечном счете, приводит к ДВС. Вос­паление активирует каскад коагуляции главным об­разом внешними путями. Общеизвестно, что in vitro, внутренний каскад коагуляции начинается с превращения фактора XII в XI 1а. Этот процесс мо­жет быть активизирован эндотоксином, побочны­ми бактериальными продуктами или контактом с сосудистым коллагеном. Однако, in vivo, участие фактора XII не является обязательным для актива­ции процесса коагуляции (20). Внешний путь явля­ется главным процессом коагуляции, при в диссе-минированном внутрисосудистом свёртывании, в результате сепсиса. Стадия инициации зависит от активации тканевым фактором (TF). Тканевой фак­тор формирует комплекс с фактором VII. Образо­вавшийся комплекс (TF-фактор VII) ведет к ак­тивации факторов IX и X, что, в свою очередь, активирует общей путь свёртывания с образовани­ем тромбина и формированием фибрина. Актива­ции TF эндотоксином противодействует специфи-

455

Клиническое руководство по черепно-мозговой травме

ческий ингибитор тканевого фактора (TFPI). Исто­щение TFPI усиливает эндотоксин-индуцирован-ный ДВС. В нормальных условиях, свёртыванию противостоит противосвертывающий антитромбин III (ATIII), протеин С, протеин S, но их количе­ство и активность заметно снижены при сепсисе с ДВС.

Фактор XII в vivo играет важную роль в сепсисе и не связан с коагуляцией. Фактор XII ответстве­нен за активацию кини-каликреиновой системы, которая ответственна за выработку брадикинина и активацию классического пути комплемента. Бра-дикинин вызывает глубокую гипотензию при сеп­сисе в результате системной вазодилятации. Эф­фект вазодилятации возникает в результате акти­вации и выброса NO эндотелиальными клетками (эффекты NO см. ниже). Распад брадикинина зави­сит от активности ангиотензин-преобразовываю-щего фермента (АСЕ), расщепляющего его на не­активные части [19]. Резкое снижение активности АСЕ было отмечен у пациентов с септическим шо-ком[20].

Сепсис также воздействует и на противосвёр-тывающую систему, которая отвечает за поддер­жание гомеостаза крови. Активность ATIII, анти-тромбинового протеина, снижена. Это обусловле­но увеличенным потреблением белка под воздей­ствием сывороточных ферментов, что уменьшает период его полураспада. Эластазы, высвобождае­мые нейтрофилами, увеличивают степень инакти­вации АТШ, этот процесс, как это ни парадок­сально стимулируется гепарином, который в нор­мальных условиях усиливает активность АТШ; та­ким образом чётко препятствуя свёртываемости. Количество пригодного АТШ остается низкой, не­смотря на увеличенную его выработку печенью. Уменьшение уровня АТШ является чётким про­гностическим признаком летального исхода сеп­сиса.

Активация системы комплемента выражается в активации нейтрофилов и далее вносит свой вклад в сосудистые нарушения. Система компле­мента активируется в течении сепсиса классичес­кими и альтернативными путями. Считается, что анафилотоксины СЗа и С 5а играют важную роль в аггрегации и активации лейкоцитов, увеличении секвестрации в микроциркуляторном русле, осо­бенно малого круга кровообращения. С 5а и тер­минальный комплекс комплемента С 5Ь-С9 сти­мулируют выработку тканевого фактора ткани (TF) в моноцитах и эндотелии, таким образом вызывая и поддерживая развитие ДВС. Компле­мент также вносит свой вклад в индуцированную

сепсисом гипотензию выработкой простагланди-нов и цитокинов.

28.3.3. Окись азота

Окись азота (NO) является важным медиатором воспаления при сепсисе. Окись азота это газ мало­го молекулярного веса, способный проникать че­рез клеточную мембрану. Источником окиси азо­та является L-аргинин. Данная аминокислота под воздействием фермента оксидазотсинтетазы (NOS), находящейся в эндотелиальных клетках, макрофагах, купферовских клетках и гепатоцитах [21], трансформируется в NO и L-цитрулин. В нор­ме NO должна регулировать сосудистый тонус и действовать как ингибитор скопления тромбоци­тов и аггрегации лейкоцитов. Окись азота в значи­тельной степени ответственна за метаболические и гемодинамические изменения при сепсисе. Она представлена двумя формами: составная N0 (cNO) и индуцированная NO (iNOS). CNO в здо­ровом организме вырабатывается при помощи кальций-зависимой N0 синтетазы (cNOS). iNO вы­рабатывается при помощи кальций-независимой NO синтетазы (iNOS) и этот процесс индуциру­ется воспалительными медиаторами типа IL-lb, TNF-a и PAR

Сепсис-индуцированная гипотензия в значи­тельной степени вызвана выработкой NO клетка­ми гладкой мускулатуры и эндотелия сосудов. Ин­дукция iNOS последовательно приводит к чрез­мерной NO-вызванной вазодилятации и, как следствие, повреждению ткани. Игибирование выработки NO блокированием NO-синтетазы с L-аргинин аналогами или блокированием гуани-латциклазы, внутриклеточных мессенджеров N0 приводит к уменьшению степени гипотензии при сепсисе [22].

Несмотря на то, что NO является депрессором миокарда, угнетение NO-синтетазы не улучшает функциональное состояние сердца у человека [23 24]. Период полураспада NO in vivo мал из-за лёг­кой окисляемости кислородом с формированием нитрита и нитрата, которые являются устойчи­выми окончательными продуктами NO синтеза. Также с лёгкостью происходит реакция соедине­ния с гемоглобином, с формированием метгемог-лобина.

LPS, спровоцированная выработка NO, также вносит вклад в уменьшение утилизации кислорода тканями, встречающейся при сепсисе и септичес­ком шоке, несмотря на увеличение доставляемого его количества к ним. Химически это проявляется

456

Сепсис

особенностями анаэробного метаболизма, который ведет к лактоацидозу [25].

28.3.4. Утилизация кислорода

и важная роль желудочно-кишечного тракта

Распределние кровотока при сепсисе зависит как от местных, так и от центральных факторов. Цент­ральная регуляция кровотока главным образом про­исходит симпатическими вазоконстрикторами, а местная перфузия крови регулируется выработкой вазоактивных веществ эндотелием и наполнением капилляров. Эти механизмы гарантируют достаточ­ную оксигенацию всех органов. При адекватной перфузии поглощение кислорода тканями проис­ходит независимо от доставляемого его количества (за исключением случаев снижения содержания ниже критического уровня). Изменения перфузии сопутствуют увеличению экстракции кислорода. При сепсисе эти компенсаторные механизмы не всегда срабатывают, и их недостаточность ведет к дисфункции органа.

В нормальных условиях аэробный метаболизм определяется скорее такими факторами, как дос­тупные и способные к окислению субстраты, гор­мональная среда, физические затраты, чем нали­чием кислорода. Однако при сепсисе аэробный метаболизм не может быть полностью адекватным, так как на поглощение кислорода воздействуют другие факторы, не связанные с его доставкой. Таким образом увеличенние доставки, вызванное гипердинамическими изменениями в результате сепсиса, не гарантирует адекватную утилизацию кислорода.

Считалось, что сниженное потребление кисло­рода возникает в результате интерстициального отека, вызванного потерей целостности сосудис­того эндотелия, а внутритканевой отек препятствует доставке кислорода в клетки. Однако, как выясни­лось, недостаточная доставка кислорода к клеткам при сепсисе, является более сложным механизмом, чем просто увеличение расстояния до клеток. Зас­той крови, анемия и гипоксия, вызванная умень­шенным количеством доступного кислорода, низ­кий местный уровень РО₂,— всё вносит свой вклад в пониженную утилизацию кислорода. Состояние микроциркуляторного русла, вызванное закупор­кой капилляров и нарушениями в результате воз­действия вазоактивных цитокинов и N0, вызыва­ют недостаточность перфузии в органах. Другая форма гипоксии, встречающаяся при сепсисе —

цитотоксическая — была выявлена несколько рань­ше [26]. Эта форма гипоксии означает неадекватную выработку АТФ, несмотря на нормальный или даже выше нормального уровня кислородный потенциал в митохондриях клеток. Цитотоксическая гипоксия возникает в результате снижения утилизации суб­стратов, таких как пируват в митохондриальном цикле Кребса (ТСА) трикарбоновых кислот. Умень­шение использования пирувата вызвано угнетени­ем пируват-дегидрогеназного комплекса, необходи­мого для формирования Ацетил-СоА. Это также со­провождается нарушениями транспорта электронов и разрушением окислительно-восстановительных систем. В результате возникает снижение выработки АТФ [27]. Это явление встречается несмотря на нор­мальное или даже супранормальное количество до­ступного кислорода [28], т.е., при сепсисе, произ­водство АТФ заметно снижено, и зависит от цикла гликолиза с образованием в конце его из пирувата молочной кислоты.

Возникновение гипоксии в слизистой оболоч­ке кишечника при сепсисе особенно опасно [29]. Желудочно-кишечный трактат является метаболи­чески активным органом, и получает приблизи­тельно 20—30 % сердечного выброса крови. Огром­ное количество этого объёма (приблизительно 90 %) направлено к слизистой оболочке и под-слизистому слою. Поддержание целостности барь­ера слизистой оболочки предотвращает трансэпи­телиальную миграцию микроорганизмов или эн­дотоксина из просвета кишечника. При сепсисе эти микроорганизмы или их токсины, обладают потенциалом для попадания в кровеносное рус­ло, с дальнейшим увеличением воспалительной реакции, если не происходит их деактивация за­щитными средствами макроорганизма (лимфоид-ная ткань, брыжеечные лимфатические узлы и купферовские клетки печени).

Желудочно-кишечный тракт очень чувствите­лен к снижению перфузии. Основной причиной потери целостности слизистой оболочки является её ишемия. Ишемия этого органа при сепсисе не­посредственно связана с системной гипотензией, перераспределением кровотока в капиллярах и сладжем, вызванных активацией эритроцитов и лейкоцитов. Дифференцированное регулирование выработки N0 вдоль ворсинок слизистой оболоч­ки кишки, также играет важную роль в сепсис-индуцированном повреждении энтероцитов [30]. Цитопатическая гипоксия и повреждение свобод­ными радикалами кислорода, по-видимому, яв­ляется конечной стадией повреждения ворсинча­того эпителия.

457

Клиническое руководство по черепно-мозговой травме