Ионы и вода

Для ионов и воды характерен трансмембранный дисбаланс ионов, увеличение внутриклеточного содержания Na⁺ и Ca²⁺ и внеклеточного содержания K⁺ и Mg²⁺, гипергидратация клеток и отёк ткани в очаге воспаления.

Главные причины

• Прямое повреждающее действие флогогенного агента на мембраны клеток.

• Нарушения энергетического обеспечения селективного переноса катионов.

• Расстройства работы ионообменных механизмов (Н⁺Ca²⁺, Na⁺Ca²⁺, H⁺K⁺).

• Снижение кинетической активности катионзависимых мембранных АТФаз (Na⁺,K⁺АТФазы, Ca²⁺,Mg²⁺АТФазы).

• Нарушения физикохимического состояния и микроструктуры клеточных мембран. Последнее проявляется:

† фазным увеличением или снижением степени «жёсткости», а следовательно, и проницаемости мембран для ионов;

† дефектами цитоскелета (микрофиламенты, микротрубочки, промежуточные нити, связанные со структурными элементами клеточных мембран).

† Образованием микроразрывов (микробрешей, простейших транспортных каналов) в плазмолемме и мембранах клеточных органелл.

В совокупности эти изменения сопровождаются потерей клеткой K⁺, Mg²⁺, ряда микроэлементов и увеличением их концентрации на внешней поверхности клеточной мембраны. Одновременно с этим повышается внутриклеточное содержание Na⁺ и Ca²⁺, а также воды.

Проявления

• Нарушения распределения ионов по обе стороны плазмолеммы. При этом происходит потеря клеткой K⁺, Mg²⁺, микроэлементов и накопление их в межклеточной жидкости. В клетку же поступают Na⁺, Ca²⁺ и некоторые другие ионы.

• Нарушения соотношения между отдельными ионами как в клетке, так и вне клетки в результате расстройства механизмов трансмембранного переноса ионов.

• Гипергидратация ткани в очаге воспаления в связи с высокой гидрофильностью накапливающихся в нём Na⁺ и Ca²⁺, а также продуктов гидролиза органических соединений.

• Высвобождение дополнительного количества катионов (K⁺, Na⁺, Ca²⁺, железа, цинка) при гидролизе солей, распаде гликогена, белков и других органических соединений, а также — клеточных мембран.

• Выход большого количества Ca²⁺ из повреждённых внутриклеточных депо (например, митохондрий и цистерн эндоплазматической сети и митохондрий).

Последствия

• Значительное увеличение осмотического давления внутри клеток, набухание клеток и их органелл, перерастяжение и разрыв мембран и в конце концов — гибель клеток.

• Расстройства формирования МП и ПД, стойкая деполяризация мембран возбудимых клеток (в особенности кардиомиоцитов), сочетающаяся со снижением их функций и болевой чувствительности в центре очага воспаления (в зоне первичной альтерации). По периферии воспалённой ткани (в зоне вторичной альтерации), как правило, регистрируются более или менее сниженный уровень деполяризации мембран, повышенная возбудимость клеток и высокая болевая чувствительность.

Названные выше механизмы дисбаланса ионов и воды действуют не только на клетки организма, но и на флогогенный фактор, что может привести к его повреждению.

Расстройства обмена веществ сопровождаются существенными и закономерными физикохимическими сдвигами в очаге воспаления.

ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ

Основные физикохимические изменения в очаге воспаления приведены на рис. 5–6.

Рис. 5–6. Физикохимические изменения в очаге воспаления.

АЦИДОЗ

Воспалительная реакция характеризуется увеличением [Н⁺] и, соответственно, снижением рН в клетках и межклеточной жидкости — развитием ацидоза.

Причина

Причина метаболического ацидоза — накопление в очаге воспаления избытка недоокисленных соединений.

Механизмы развития метаболического ацидоза

• Образование большого количества «кислых» продуктов изменённого метаболизма вследствие:

† активации гликолиза, что сопровождается накоплением избытка молочной и пировиноградной кислот

† усиления протеолиза и липолиза с накоплением аминокислот, ВЖК и КТ.

• Нарушение оттока из очага воспаления продуктов как нормального, так и нарушенного обмена веществ. Последнее особенно выражено в связи с замедлением оттока венозной крови и развитием стаза в очаге воспаления.

• «Истощение» щелочных буферных систем (бикарбонатной, фосфатной, белковой и других) клеток и межклеточной жидкости, которые на начальном этапе воспаления нейтрализуют избыток кислых соединений.

Особенности изменения [Н⁺] в очаге воспаления

• Чем острее протекает воспаление, тем более выражен ацидоз: из компенсированного он быстро трансформируется в некомпенсированный.

• Как правило, [Н⁺] наибольшая в зоне первичной альтерации, она меньше в прилегающей к ней зоне вторичной альтерации и постепенно снижается по направлению к неповреждённой ткани.

• В отдельных участках интенсивной деструкции и аутолиза тканей, где накапливаются восстановленные органические и неорганические соединения, продукты промежуточного белкового распада (аммиак и его производные), может развиваться более или менее выраженный преходящий алкалоз. Однако, в целом для очага воспаления характерен ацидоз.

Последствия ацидоза

Последствия метаболического ацидоза в очаге воспаления приведены на рис. 5–7.

Рис. 5–7. Эффекты ацидоза в очаге воспаления.

• Повышение проницаемости клеточных мембран, в том числе плазмолеммы и лизосом приводит к выходу гидролаз в цитозоль и межклеточное вещество.

• Активация лизосомальных ферментов сопровождается усилением деструкции клеточных и неклеточных структур в очаге воспаления.

• Повышение проницаемости стенок сосудов за счёт усиления неферментного и ферментного гидролиза компонентов межклеточного матрикса, включая базальные мембраны.

• Формирование ощущения боли в очаге воспаления в связи с раздражением и повреждением чувствительных нервных окончаний в условиях избытка Н⁺.

• Усиление гидролиза солей и органических соединений ведёт к повышению осмотического и онкотического давления, изменяет коллоидное состояние цитозоля.

• Изменения чувствительности рецепторных структур клеток (в том числе — стенок микрососудов) к регуляторным факторам (гормонам, нейромедиаторам, другим БАВ) сопровождаются нарушениями регуляции тонуса сосудистой стенки. Так, на стадии альтерации в очаге воспаления, как правило, снижается чувствительность рецепторов к адреномиметикам (в частности, к норадреналину) и повышается к холиномиметическим агентам.