Глава 7. Воспаление

Воспаление можно рассматривать как местное проявление общей защитной реакции организма на повреждение, биологическое предназначение которой заключается в изоляции, нейтрализации повреждающего фактора и восстановлении повреждённых тканей. Воспаление является типовым патологическим процессом. Как и любой другой типовой процесс оно является защитным механизмом и в то же время оказывает повреждающее действие на организм. Если интенсивность воспаления адекватна характеру и интенсивности патогенного раздражителя, то воспаление можно квалифицировать как защитную реакцию организма. В ряде случаев при гипоэргической реакции усиливают некоторые проявления воспаления. Например, местнораздражающие средства, вызывая приток крови, оказывают полезный эффект при некоторых заболеваниях суставов, позвоночника. В других случаях требуется противовоспалительная терапия, например, при угрозе деформации клапанов сердца, при аллергических реакциях. Воспаление, вызванное инфекционными агентами, называется септическим, неинфекционными агентами - асептическим. Асептическое воспаление может стать септическим при присоединении инфекции. Воспаление, заканчивающееся восстановлением повреждённых тканей в течение 14 суток, считается острым, свыше указанного срока - хроническим. Интенсивность, особенности и длительность воспалительной реакции зависят от свойств повреждающего фактора, силы и длительности его воздействия, а также от состояния локальных и общих защитных сил организма.

Воспаление вызывают факторы, которые можно подразделить на экзогенные и эндогенные. К экзогенным относятся физические, химические и биологические факторы. Физические факторы - механические травмы, ожоги, электротравмы, отморожения, чрезмерное солнечное облучение, радиоактивное излучение. Источником химического повреждения могут быть самые различные вещества. Например, слизистую оболочку желудка повреждают вещества пищи - горчица, перец, а также некоторые лекарственные вещества - бутадион, резерпин, ацетилсалициловая кислота, гидрокортизон, преднизолон, антибиотики тетрациклиновой группы. Поражают слизистую оболочку желудка весьма токсические отравляющие вещества - тетрахлорметан, пиридин. Скипидар, ксилол вызывают воспаление при нанесении на кожу. Эти вещества используются в экспериментах как модельные воспалительные агенты. К биологическим факторам, вызывающим воспаление, относятся вирусы, бактерии, риккетсии, паразиты, простейшие и их токсины. В качестве эндогенных воспалительных факторов выступают продукты распада тканей, отложения солей, система комплемента крови, медиаторы воспаления и комплексы антиген-антитело.

Воспаление характеризуется тремя основными взаимосвязанными явлениями (фазами):

• а - альтерацией (повреждением);

• б - экссудацией (отеком) и клеточной эмиграцией;

• в - воспалительной пролиферацией, приводящей к восстановлению повреждённых тканей (рис. 7.1., 7.2.).

1. Альтерация (повреждение тканей)		2. Расстройства микроциркуляции, экссудация		3. Пролиферация и репарация
Воздействие раздражителя (инициирующий процесс)		Микроциркуляторные нарушения: повышение проницаемости капилляров под влиянием медиаторов воспаления (гистамина, серотонина, брадикинина) увеличение давления в венозной части микроциркуляторного русла, гиперемия, агрегация тромбоцитов, гемостаз расширение межэндотелиальных щелей капилляров эмиграция лейкоцитов (нейтрофилов, моноцитов, лимфоцитов), выход из сосудистого русла эритроцитов		Поглощение и переваривание макрофагами продуктов распада
Высвобождение медиаторов воспаления при разрушении тучных клеток				Восстановление микроциркуляторного русла, рассасывание экссудата
Разрушение тканей (первичная альтерация)		Экссудация, возникновение отёка		Формирование соединительнотканного рубца с участием фибробластов
Высвобождение лизосомальных гидролаз при гибели клеток		Лизис клеток (вторичная альтерация) - гибель функциональной ткани		Восстановление рабочих клеток (кроме нервных и мышечных)

Рис. 7.1. Фазы воспаления

Повреждающий агент, воздействуя на ткани, вызывает их альтерацию. Альтерации подвергаются все структурно-функциональные элементы тканей - рабочие клетки, цементирующая их соединительная ткань, сосуды, нервные клетки. Степень повреждения при этом может быть различная - от дистрофических процессов до некроза, что во многом определяет дальнейшее развитие воспаления и его исход.

Вслед за повреждением и в ответ на него развивается следующая фаза воспаления - фаза экссудации и клеточной эмиграции. Весь комплекс явлений, развивающихся в эту стадию, направлен на локализацию и изоляцию очага от здоровых тканей, а также на нейтрализацию повреждающих факторов и эффектов повреждения. Уже в момент альтерации рефлекторно (через аксон-рефлексы или при участии ЦНС) возникает кратковременный спазм сосудов микроциркуляторного русла (артериол, прекапилляров и венул) за счёт повышения импульсации по симпатическим нервам. Спазм сосудов сменяется их стойким расширением, что обусловлено параличом вазомоторных нервных окончаний. Развивается гиперемия - местное полнокровие. Значительную роль в патологическом расширении сосудов микроциркуляторного русла играют вазоактивные вещества. Помимо сосудорасширяющего действия они также резко повышают проницаемость венул и венозной части капилляров для высокомолекулярных компонентов плазмы и форменных элементов крови. Эти вещества (медиаторы воспаления) имеют клеточное и плазменное происхождение. Полиморфноядерные лейкоциты (ПЯЛ), которые первыми появляются в очаге воспаления, состоят из нейтрофилов и базофилов. Они выделяют следующие медиаторы воспаления: простагландины, лейкотриены, интерлейкины, катионные белки. Базофилы, как и тканевые тучные клетки, являются основным источником биогенных аминов гистамина и серотонина. ПЯЛ выделяют большое количество лизосомальных гидролаз.

Моноциты, лимфоциты, тканевые макрофаги вырабатывают монокины, лимфокины и большое количество ферментов (протеаз, эстераз, гидролаз). Тромбоциты являются источником серотонина (сосудосуживающего агента), АДФ, стимулирующего агрегацию тромбоцитов, а также лизосомальных ферментов и адгезивных белков. Последние необходимы для склеивания форменных элементов крови и образования тромбов.

Тучные клетки (лаброциты) выделяют гистамин, серотонин, гепарин, фактор активации тромбоцитов, лейкотриены (входят в состав медленно действующего вещества анафилаксии (МДВа) и хемотаксические факторы, стимулирующие выход из кровяного русла лейкоцитов.

Плазменные медиаторы воспаления образуются из неактивного предшественника - кининогена под влиянием фермента калликреина и называются кининами. Главный представитель кининов - брадикинин. К плазменным медиаторам относится система комплемента, которая стимулирует хемотаксис ПЯЛ. Тканевые и плазменные медиаторы воспаления сокращают эндотелиальные клетки капилляров и увеличивают тем самым просвет эндотелиальных щелей и проницаемость капилляров. Одновременно они существенно повышают давление в капиллярах. Это происходит в результате расширения артериол (действие гистамина, брадикинина, ПГЕ₂) и спазма венул (действие серотонина, ПГФ_2a). В результате жидкая часть крови выходит из кровеносного русла в межклеточное пространство (отёчная жидкость, экссудат).

Первыми в очаге повреждения высвобождаются медиаторы: гистамин и серотонин. Их действие на систему микроциркуляции проявляется уже через несколько секунд после альтерации, но оно кратковременно. Эффекты гистамина и серотонина в значительной мере продлеваются и усиливаются брадикинином. Продолжительность всей фазы экссудации определяется, в основном, влиянием простагландинов - чем длительнее повреждение, тем больше образуется простагландинов, тем дольше и интенсивней экссудация. Участвует в развитии воспалительной реакции медленно действующее вещество анафилаксин. Это группа лейкотриенов, принимающих участие в развитии анафилактической реакции. Анафилаксия - одна из форм аллергии, характеризующаяся бурной извращенной реакцией на повторное введение антигена. Эта реакция сопровождается падением артериального давления, бронхоспазмом, депонированием крови в сосудах печени. В формировании аллергических реакций играют роль комплексы антиген-антитело. В качестве воспалительного агента могут выступать видоизмененные белки собственного организма (например, при ревматическом поражении сердца).

Процесс экссудации стимулируется также физико-химическими изменениями в очаге альтерации. Последние характеризуются гиперионией (повышением концентрации неорганических ионов), гиперонкией (повышением концентрации белков) и ацидозом. Гипериония возникает в результате осмотического эффекта неорганических электролитов межклеточных пространств и электролитов погибших клеток. Гиперонкия - та часть осмотического давления, которая обусловлена накоплением в очаге повреждения белков - продуктов аутолиза тканей и плазменных белков, вышедших за пределы кровяного русла. Гипериония и гиперонкия приводят к повышению осмотического давления в очаге повреждения. Вода плазмы крови поступает в очаг альтерации и вместе с его содержимым образует экссудат (отёчную жидкость). Экссудат, в отличие от транссудата, содержит большое количество белка (не менее 3-5%), в частности, ферменты, иммуноглобулины. Кроме того, в экссудате содержатся клетки крови, остатки разрушенных клеток.

Роль экссудата в воспалении заключается в следующем. Во-первых, экссудат уменьшает дальнейшую альтерацию, разбавляя повреждающие факторы. Во-вторых, вместе с экссудатом в очаг воспаления поступают антитела и другие бактерицидные вещества крови. В-третьих, экссудат сдавливает сосуды в пределах здоровых тканей и, таким образом, препятствует распространению по организму повреждающих факторов и продуктов распада тканей. Барьерная роль экссудата существенно возрастает благодаря плазменному белку фибриногену. В очаге альтерации фибриноген превращается в нерастворимый фибрин, который создаёт дополнительную механическую преграду, тромбируя сосуды.

Механический барьер резко ухудшает кровоснабжение очага повреждения. В результате в нем развивается гипоксия. В этих условиях происходит аутолиз тканей, который осуществляется гидролитическими ферментами лизосом. Окислительно-восстановительные процессы в клетках не завершаются. Эти явления обусловливают накопление в очаге альтерации недоокисленных продуктов обмена. Развивается ацидоз.

Параллельно экссудации в очаг воспаления эмигрируют клетки крови - макрофаги и микрофаги. Их движение обусловлено положительным хемотаксисом, который вызывают фрагменты комплемента и продукты окисления арахидоновой кислоты, образующиеся при разрушении мембран. Микрофаги - нейтрофильные лейкоциты - проникают в очаг в самом начале воспалительной реакции. В этот момент рН в нём снижается до 4-5. Ферментные и бактерицидные системы нейтрофилов максимально приспособлены к этому - они активны при высоких концентрациях водородных ионов. Нейтрофилы представляют собой передовой эшелон обороны - они фагоцитируют болезнетворные микроорганизмы, а также и другие тела, попавшие в очаг воспаления. Макрофаги - моноциты мигрируют в очаг воспаления при нейтральных значениях рН, т.е. к концу фазы экссудации. Они содержат набор ферментов, растворяющих соединительнотканные и эластические структуры. Макрофаги фагоцитируют погибшие клетки и их остатки. Таким образом, они подготавливают развитие следующей фазы воспаления - фазы репарации - восстановления ткани, которая начинается с пролиферации - размножения клеток.

Процессы пролиферации могут осуществляться в двух основных направлениях. Если участок поврежденной ткани восполняется идентичной (рабочей) тканью с полным восстановлением функций, то этот процесс называют полной регенерацией. Такого рода восстановление чаще всего происходит в тканях, обладающих высокой способностью к самообновлению (эпителий кожи и слизистых). Обязательным условием для полной регенерации является сохранность базальных мембран повреждённых эпителиальных клеток. Если же базальные мембраны эпителия повреждены, то восстановление идёт через образование рубцовой ткани. Этот процесс называется неполным восстановлением. Он характерен для высокодифференцированных клеток - нервных и мышечных. В воспалительной пролиферации принимают участие клетки сосудов (эндотелия) и клетки соединительной ткани (фибробласты). Клетки эндотелия интенсивно делятся и образуют тяжи и выросты, которые направляются в очаге повреждения по нитям фибрина. На этом фибриновом каркасе происходит слияние размножающихся эндотелиальных клеток и образуются новые капилляры. Фибробласты синтезируют прочные белки соединительной ткани - коллаген и протеогликаны. В зоне восстановления (репарации) фибробласты появляются за 1-2 суток до возникновения капилляров и активизируют свою деятельность примерно на 4-е сутки с момента начала альтерации. Фибробласты синтезируют протеогликаны (максимум на 7-ой день), впоследствии, преимущественно, коллаген (максимум на 14-й день). Протеогликаны совместно с коллагеном образуют волокнистые структуры соединительной ткани. Процесс образования фибробластами соединительной ткани ограничивается глюкокортикоидами. Они взаимодействуют с соответствующими рецепторами мембран фибробластов. Комплекс глюкокортикоид-рецептор проникает в ядро фибробласта, где вызывает репрессию, т.е. подавляет реализацию генетической информации. Вследствие этого прекращается синтез протеогликанов. Таким механизмом глюкокортикоиды тормозят образование соединительной ткани и останавливают пролиферацию фибробластов, т.е. тормозят образование рубца.

В таблице 7.1. показаны местные и общие реакции организма при воспалении и перечислены симптомы воспаления.

Интенсивно размножаясь, клетки эндотелия и фибробласты с периферии надвигаются на дефект и заполняют его. Восполняющая дефект ткань, богатая сосудами и соединительнотканными элементами, называется грануляционной. В грануляционной ткани место рабочих клеток и сосудов занимает соединительная ткань и формируется рубец. В зависимости от величины дефекта и от его локализации рубец может вызвать заметные структурные и функциональные нарушения в органе, например: сужение пищевода, мочеточников, сморщивание клапанов сердца, нарушение его ритма.

Таблица 7.1