Продукты свободнорадикального перекисного окисления липидов
Повреждение тканей флогогенным агентом и факторами последующих изменений в очаге воспаления приводит к своеобразной цепной реакции: интенсификации свободнорадикальных и липопероксидных процессов. Продукты этих реакций – липидные радикалы, перекиси и гидроперекиси липидов, альдегиды, шиффовы основания и другие — обладают выраженными патогенными свойствами.
Эффекты продуктов СПОЛ:
Ú повреждение и деструкция флогогенного агента;
Ú измение физико-химического состояния мембран клеток тканей и лейкоцитов, находящихся в очаге воспаления;
Ú модификация активности клеточных и внеклеточных ферментов.
Умеренная и избыточная активация СПОЛ оказывает различные эффекты.
Умеренное усиление СПОЛ вызываетобратимое повышение проницаемости мембран клеток и стенок микрососудов, а также увеличение каталитической активности ферментов. Это способствует интенсификации метаболизма в клетках, эмиграции лейкоцитов в очаг воспаления, повышению эффективности фагоцитоза, пролиферации и созреванию клеток.
Чрезмерная интенсификация СПОЛ обусловливает образование в клеточных мембранах сквозных каналов проницаемости и микроразрывов; повреждение мембранных рецепторных структур; подавление ферментативных реакций.
В совокупности приведенные выше изменения сопровождаются существенной альтерацией и гибелью клеток, а также разрушением неклеточных структур в очаге воспаления.
Нуклеотиды и нуклеозиды
Нуклеотиды и нуклеозиды обладают высокой биологической активностью. Некоторые их них принимают непосредственное участие в развитии воспалительной реакции. К числу наиболее значимых для развития воспаления относят АТФ, АДФ и аденозин.
АТФ обеспечивает энергетическую «поддержку» и, тем самым, функции клеток и пластических процессов в них, регуляцию тонуса сосудов, изменения агрегатного состояния крови, регуляцию местного кровотока.
АДФ стимулирует адгезию, агрегацию и агглютинацию ФЭК. Это вызывает тромбообразование, формирование сладжа, нарушение крово- и лимфотока в сосудах микроциркуляторного русла.
Если указанные процессы протекают преимущественно в артериолах, то развивается ишемия, если в венулах — венозная гиперемия. Оба эти состояния чреваты развитием стаза (ишемического, венозно-застойного, истинного).
Аденозин, высвобождающийся из клеток, оказывает существенный сосудорасширяющий эффект, сопровождающийся развитием артериальной гиперемии.
Плазменные медиаторы воспаления
К плазменным медиаторам воспаления относят кинины, факторы системы комплемента и факторы гемостаза (рис. 6-11).
Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-11» Ы
Рис. 6-11. Основные классы плазменных медиаторов воспаления.
Кинины
Кинины обнаруживаются во всех тканях и жидкостях организма. Им свойственен широкий спектр биологических эффектов. Эти вещества образуют кининовую систему (рис. 6-12).
Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-12» Ы
Рис. 6-12. Компоненты кининовой системы.
Кининогены — cубстраты, из которых образуются кинины — синтезируются, в основном, в печени. В небольших количествах они образуются также в тканях легких, почек, сердца, кожи и некоторых других органов.Кининогеназы (калликреины) — протеолитические ферменты, при участии которых образуются кинины. Калликреиногены (прекалликреины) — предшественники калликреинов.
Кинины. При развитии воспаления наибольшее значение имеют брадикинин и каллидин).Каллидин — декапептид, образуется, главным образом, под влиянием тканевых калликреинов. Под действием тканевых и плазменных аминопептидаз каллидин превращается в брадикинин.Брадикинин — нонапептид, образуется преимущественно под влиянием плазменных калликреинов.Кининазы — ферменты, специфически разрушающие кинины (карбоксипептидазы).
В норме в плазме крови и тканях содержится небольшое количество кининов, но при действии флогогенного фактора и развитии последующих вторичных изменений в очаге воспаления появляется большое количество агентов, активирующих образование кининов: избыток Н+, катехоламины, катепсины, фактор Хагемана и многие другие.
Кинины обеспечивают:
Ú повышение проницаемости стенок микрососудов (в этом отношении брадикинин в 10–15 раз активнее гистамина);
Ú потенцирование развития отека и микрогеморрагий — расширение просвета артериол за счет непосредственного воздействия на ГМК. Этот эффект, в свою очередь, способствует развитию артериальной гиперемии;
Ú стимуляцию миграции фагоцитов в очаг воспаления.
Факторы системы комплемента
При воспалении факторы системы комплемента играют существенную роль в неспецифической инактивации и деструкции флогогенного агента, поврежденных и погибших клеток тканей.
Происхождение факторов комплимента в очаге воспаления. Большая часть факторов системы комплемента синтезируется преимущественно клетками печени, а также костного мозга и селезенки и поступает в очаг воспаления с кровью. Другая часть факторов комплемента продуцируется и выделяется местно: мононуклеарными фагоцитами, находящимися в воспаленной ткани. Лейкоциты продуцируют компоненты комплемента C1‑C9, а также инактиватор C3b.
Наиболее важными эффектами факторов комплемента считают:
Ú активацию хемотаксиса;
Ú потенцирование опсонизации объекта фагоцитоза;
Ú цитолитическое действие;
Ú бактерицидный эффект;
Ú регуляцию образования кининов, факторов системы гемостаза, а также активности T- и B-лимфоцитов.
Факторы системы гемостаза делят на 3 группы: прокоагулянтные, антикоагулянтные и фибринолитические.
Основными причинами активации прокоагулянтных факторов в очаге воспаления считают повреждение флогогенным агентом и вторичными факторами альтерации тканевых клеток, а также повреждение эндотелия. Одновременно с этим активируются антикоагулянтные и фибринолитические факторы.
Активация факторов системы гемостаза приводитк образованию в очаге воспаления тромбов и расстройствам кровообращения — ишемии, венозной гиперемии и стазу.
Медиаторы воспаления обусловливают развитие и/или регуляцию не только процессов альтерации (включая изменение обмена веществ, физико-химических параметров, структуры и функции), но и сосудистых реакций, экссудации жидкости и эмиграции клеток крови, фагоцитоза, пролиферации и репаративных процессов в очаге воспаления.
Изменения функций тканей и органов
Воздействие на ткань флогогенного агента и следующие за этим изменения крово- и лимфообращения, метаболизма, физико-химических параметров и структуры вызывают существенные функциональные нарушения. Этот признак воспаления впервые выделил Клавдий Гален, обозначивший его как functio laesa — потеря, нарушение функции. Проявления functio laesa представлены на рисунке 6-13.
Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-13» Ы
Рис. 6-13. Изменения функций органов и тканей при воспалении.
Расстройства как специфических, так и неспецифических функций клеток, органов и тканей нередко приводят к расстройствам жизнедеятельности организма в целом.
В целом, альтерация, как инициальный этап и компонент воспалительного процесса, характеризуется развитием закономерных изменений метаболизма, физико-химических свойств, образованием и реализацией эффектов БАВ, отклонением от нормы структуры и функции тканей в очаге воспаления.
Указанные изменения, с одной стороны, обеспечивают экстренную активацию процессов, направленных на локализацию, инактивацию и деструкцию патогенного агента, а с другой — являются основой развития других компонентов воспаления — сосудистых реакций, экссудации жидкости, эмиграции лейкоцитов, фагоцитоза, пролиферации клеток и репарации поврежденной ткани.
Сосудистые реакции
Компонент воспаления «сосудистые реакции и изменения крово- и лимфообращения» является результатом альтерации ткани. Понятие «сосудистые реакции» подразумевает изменения тонуса стенок сосудов, их просвета, крово- и лимфообращения в них, проницаемости сосудистых стенок для клеток и жидкой части крови (рис. 6-14, см. также рис. 22-45 и рис. 22-54).
Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-14» Ы
Рис. 6-14. Сосудистые реакции, изменение крово- и лимфообращения как компонент воспаления.
При воспалении на разных стадиях сосудистых реакций происходят следующие важные и последовательные процессы:
· Повышение тонуса стенок артериол и прекапилляров, сопровождающееся уменьшением их просвета и развитием ишемии.
· Снижение тонуса стенок артериол, сочетающееся с увеличением их просвета, развитием артериальной гиперемии, усилением лимфообразования и лимфооттока.
· Уменьшение просвета венул и лимфатических сосудов, нарушение оттока крови и лимфы по ним с развитием венозной гиперемии и застоя лимфы.
· Дискоординированное изменение тонуса стенок артериол, венул, пре- и посткапилляров, лимфатических сосудов, сочетающееся с увеличением адгезии, агрегации и агглютинации ФЭК, ее сгущением и развитием стаза.
Закономерный характер течения воспаления в значительной мере определяется именно стереотипной сменой тонуса стенок и просвета микрососудов, а также крово- и лимфотока в них.
Сосудистые реакции подразделяют на последовательно развивающиеся в данном участке воспаления стадии ишемии, венозной гиперемии, артериальной гиперемии и стаза. Эти стадии, наблюдающиеся при них изменения и их последствия рассмотрены в разделе «Нарушения регионарного кровотока» главы 23 «Патофизиология сердечно-сосудистой системы».
Ишемия
При воздействии на ткань флогогенного агента развивается кратковременное (несколько секунд) повышение тонуса ГМК стенок артериол и прекапилляров, т.е. локальная вазоконстрикция. Эта первая стадия сосудистых реакций в виде местной вазоконстрикции приводит к нарушению кровотока — ишемии.
Причина вазоконстрикции — высвобождение под влиянием альтерирующего фактора БАВ с сосудосуживающим эффектом: катехоламинов, тромбоксана А2, ПГ. Преходящий характер вазоконстрикции и ишемии объясняется быстрой инактивацией катехоламинов ферментами (главным образом, моноаминоксидазой), разрушением ПГ в реакциях окисления.
Значение ишемии при воспалении состоит в локализации повреждающего влияния флогогенного агента и в препятствии его распространению за пределы очага непосредственного контакта с тканью. Проницаемость стенок микрососудов на этом этапе сосудистых реакций еще не увеличена.
Ишемия рассмотрена в разделе «Нарушения регионарного кровотока» главы 23 «Патофизиология сердечно-сосудистой системы», в т.ч. на рисунках 23-49, 22-50 и 23-51 Ы автору! таких рисунков нет в тексте! Ы и в сопровождающем их тексте.
Артериальная гиперемия
Стадия сосудистых реакций в виде расширения просвета артериол и прекапилляров приводит к артериальной гиперемии — увеличению притока артериальной крови и кровенаполнения ткани.
Из механизмов, приводящих к развитию артериальной гиперемии,ведущее значение имеют нейрогенный, гуморальный и миопаралитический.
Нейрогенный механизм(холинергический по своему существу) развития артериальной гиперемии характеризуется увеличением высвобождения парасимпатическими нервными окончаниями ацетилхолина и/или повышением чувствительности холинорецепторов к ацетилхолину. Это, как правило, наблюдается в условиях избытка внеклеточного содержания K+ и H+ (что характерно для очага воспаления).
Гуморальный компонент механизма развития артериальной гиперемии заключается в местном увеличении образования медиаторов с сосудорасширяющим действием: кининов, ПгЕ, ПгI, аденозина, оксида азота, гистамина.
Миопаралитический механизм заключается в уменьшении базального тонуса артериол. Пролонгированный характер артериальной гиперемии, нередко наблюдающийся при воспалении, обусловлен избыточным синтезом указанных веществ, повышением чувствительности тканей в очаге воспаления к ним, замедленной инактивацией БАВ при воспалении, снижением базального тонуса артериол (т.н. миопаралитический эффект).
Значение и последствия артериальной гиперемии при воспалении.При артериальной гиперемии к тканям увеличивается приток кислорода, субстратов метаболизма и, в связи с этим, возрастает фильтрационное давление в прекапиллярах. Последнее в регионе артериальной гиперемии ведет к некоторому повышению объема межклеточной жидкости с низким содержанием белка (транссудата). Одновременно происходят активация обмена веществ и синтеза новых клеточных и неклеточных структур взамен поврежденных или погибших.
В то же время чрезмерная и/или затянувшаяся артериальная гиперемия может создать условия для оттока из очага воспаления по венулам токсичных соединений, микроорганизмов, БАВ и попаданию их в общий кровоток. Длительное расширение артериол и прекапилляров может сочетаться также с постепенно нарастающим повышением проницаемости стенок микрососудов под влиянием медиаторов воспаления, образующихся в очаге воспаления. Жидкость и содержащиеся в ней белки из просвета микрососудов выходят во внесосудистое пространство — начинает образовываться экссудат.
Последствия артериальной гиперемии приведены также на рисунке 23-47 Ы автору! Такого рисунка нет в тексте Ы и в сопровождающем его тексте. Сам процесс артериальной гиперемии рассмотрен в разделе «Нарушения регионарного кровотока» главы 23 «Патофизиология сердечно-сосудистой системы», в т.ч. на рисунке 23-46 Ы автору! Такого рисунка нет в тексте Ы.
Венозная гиперемия
Одновременно с вышеуказанными изменениями, как правило, появляются признаки венозной гиперемии в виде увеличения просвета посткапилляров и венул и замедления в них тока крови.
Предстаз
Через некоторое время появляются периодические маятникообразные движения крови «вперед–назад». Это признак перехода венозной гиперемии в состояние, предшествующее стазу (предстаз). Причина маятникообразного движения крови такова: в очаге воспаления возникает механическое препятствие оттоку крови по посткапиллярам, венулам и венам. Препятствие создают возникающие при замедлении тока крови и гемоконцентрации агрегаты ФЭК в просвете сосуда и пристеночные микротромбы. Таким образом, во время систолы кровь движется от артериол к венулам, а во время диастолы — от венул к артериолам.
Основные причинывенозной гиперемии и предстаза:
Ú сдавление венул экссудатом;
Ú сужение просвета венул микротромбами, агрегатами ФЭК, набухшими клетками эндотелия;
Ú снижение тонуса стенок венул в результате уменьшения возбудимости их нервно-мышечных элементов, а также — повреждения их волокнистых структур и межклеточного вещества под действием флогогенного фактора, избытка медиаторов воспаления, в т.ч. ферментов (эластаз, коллагеназ, других гидролаз);
Ú сгущение крови, повышение ее вязкости и понижение, в связи с этим, текучести, что определяется повышенным выходом плазмы крови в ткань при экссудации;
Ú скопление большого количества лейкоцитов у стенок посткапилляров и венул (феномен краевого стояния лейкоцитов).
Механизмы и значение венозной гиперемии обсуждаются в разделе «Нарушения регионарного кровотока» главы 23 «Патофизиология сердечно-сосудистой системы.
Стаз
Стаз характеризуется дискоординированным изменением тонуса стенок микрососудов и, как следствие — прекращением тока крови и лимфы в очаге воспаления. Длительный стаз ведет к развитию дистрофических изменений в ткани и гибели отдельных ее участков. Патогенез и последствия стаза изложены также в разделе «Нарушения регионарного кровотока» главы 23 «Патофизиология сердечно‑сосудистой системы».
Значение венозной гиперемии и стаза в очаге воспаления состоит в изоляции очага повреждения (благодаря препятствию оттоку крови и лимфы из него и, тем самым, содержащихся в них микробов, токсинов, продуктов метаболизма, ионов, БАВ и других агентов, способных повредить другие ткани и органы организма).
При венозной гиперемии и стазе происходят дальнейшие расстройства специфической и неспецифической функций тканей, дистрофические и структурные изменения в них вплоть до некроза.
Повышение проницаемости стенок микрососудов способствует образованию экссудата.
Экссудация плазмы и выход форменных элементов крови
Артериальная и венозная гиперемия, стаз и повышение проницаемости стенок микрососудов в очаге воспаления сопровождаются выходом плазмы, а также ФЭК из микрососудов в ткани и/или полости тела с образованием экссудата (рис. 6-15).
Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-15» Ы
Рис. 6-15. Формирование экссудата в очаге воспаления.
Экссудация
Процесс экссудации начинается вскоре после действия повреждающего фактора на ткань и продолжается до начала репаративных реакций в очаге воспаления.
| Экссудат: |
| жидкость, выходящая из микрососудов, |
| содержащая большое количество белка |
| и, как правило, ФЭК. |
| Накапливается в тканях и/или полостях тела при воспалении. |
Причины экссудации
Основная причина экссудации — увеличение проницаемости стенок микрососудов под влиянием факторов, повреждающих их стенку и представленных на рисунке 6-16 (см. также рис. 23-54 Ы автору! такого рисунка нет в тексте! Ы и сопровождающий рисунок текст).
Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-16» Ы
Рис. 6-16. Причины повышения проницаемости стенок микрососудов при остром воспалении.
К процессам, повреждающим стенку сосуда в очаге воспаления, относят:
Ú усиление неферментного гидролиза компонентов базальной мембраны микрососудов в условиях ацидоза;
Ú повреждение клеток эндотелия и базальной мембраны стенок микрососудов факторами лейкоцитов (гидролитическими ферментами лизосом, активными формами кислорода, пероксинитритом), а также внеклеточными агентами очага воспаления (гидроперекисями липидов, токсинами микробов, токсичными метаболитами поврежденных и/или погибших клеток, мембраноатакующим комплексом системы комплемента);
Ú перерастяжение и, в связи с этим, истончение стенки сосудов (особенно венул) вследствие их полнокровия;
Ú сокращение актиновых нитей и их разрушение, а также разрушение других элементов цитоскелета эндотелиоцитов с их округлением и появлением между ними промежутков, в норме отсутствующих;
Ú активация механизма трансэндотелиального переноса жидкости («трансцитоза») из просвета микрососуда в интерстиций, что происходит путем пиноцитоза с последующим экзоцитозом пиноцитозных пузырьков.
Существует группа факторов, потенцирующих образование экссудата:
Ú увеличение перфузионного давления (усиливает фильтрацию жидкости через сосудистую стенку);
Ú возрастание площади экссудации (в результате растяжения стенок микрососудов);
Ú повышение проницаемости базальной мембраны сосудов (под влиянием медиаторов воспаления);
Ú увеличение осмотического и онкотического давления в очаге воспаления;
Ú усиление трансцитоза;
Ú снижение эффективности резорбции жидкости в посткапиллярном отделе сосудов микроциркуляторного русла.
Виды экссудата
Выделяют 3 основных типа экссудата: серозный, фибринозный и гнойный. В зависимости от наличия клеток, их типа, химического состава в экссудате различают также геморрагический и гнилостный его разновидности.
Серозный экссудат состоит из полупрозрачной жидкости, богатой белком (до 2–3%), и немногочисленных клеток, в т.ч. ФЭК.
Фибринозный экссудат содержит большое количество фибриногена и фибрина.
Гнойный экссудатпредставляет собой мутную густую жидкость, содержащую до 6–8% белка и большое количество различных форм лейкоцитов, микроорганизмов, погибших клеток поврежденной ткани.
Геморрагический экссудат содержит большое количество белка и эритроцитов, а также другие ФЭК.
Гнилостный экссудат. Любой вид экссудата может приобрести гнилостный (ихорозный) характер при попадании в очаг воспаления гнилостной микрофлоры (анаэробы).
Смешанные формы экссудата могут быть самыми разнообразными (например, серозно-фибринозный, гнойно-фибринозный, гнойно-геморрагический и др.).
Клеточный и химический состав экссудата имеет определенное диагностическое значение и зависит от причины воспаления, ткани, в котором развивается воспаление, реактивности организма и ряда других факторов.
Значение экссудации
В очаге воспаления процесс экссудации и сам экссудат имеют двоякое биологическое значение: адаптивное и патогенное (рис. 6-17).
Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-17» Ы
Рис. 6-17. Значение процесса экссудации в очаге воспаления.
Адаптивное значение экссудации и экссудата заключается в:
Ú транспорте с жидкой частью крови в ткань плазменных медиаторов воспаления: кининов, факторов комплемента и факторов системы гемостаза;
Ú доставке в очаг воспаления Ig, а также других агентов, способствующих альтерации или уничтожению микроорганизмов, поврежденных клеток и неклеточных структур тканей;
Ú удалении из крови в ткань продуктов нарушенного метаболизма и токсинов. Благодаря экссудации, в очаг воспаления из циркулирующей крови выводятся токсические вещества. В этом заключается своеобразная «дренажная» роль экссудации;
Ú задержке и/или «фиксации» в очаге воспаления флогогенного фактора и вторичных патогенных продуктов его воздействия на ткань. В данном случае экссудат является своего рода «могильником» для причинного фактора воспаления.
Патогенное значение экссудации и экссудата определяется:
Ú сдавлением экссудатом органов и тканей, а также их смещением;
Ú излиянием экссудата (в т.ч. гнойного и/или содержащего патогенные микроорганизмы, в полости тела или в сосуды при «расплавлении» их стенок);
Ú формированием абсцесса или развитием флегмоны.
Изменения, характерные для альтерации, а также развитие сосудистых реакций приводит к эмиграции лейкоцитов и других ФЭК за пределы микрососудов в интерстициальное пространство. При этом особое значение в развитии воспалительной реакции имеет эмиграция лейкоцитов.
Эмиграция лейкоцитов
Спустя 1–2 ч после воздействия на ткань флогогенного фактора в очаге острого воспаления обнаруживается большое число вышедших (эмигрировавших) из просвета микрососудов нейтрофилов и других гранулоцитов, а позднее — через 15–20 ч и более — моноцитов, а затем и лимфоцитов. Эмиграция лейкоцитов—активный процесс их выхода из просвета микрососудов в межклеточное пространство.
Хронологическая упорядоченность эмиграции разных видов лейкоцитов в очаг острого воспаления обусловлена стадийностью образования и экспрессии на их поверхности молекул адгезии, а также стадийностью появления факторов хемотаксиса. К последним относят факторы комплемента C5а, фактор 4 тромбоцитов, метаболиты арахидоновой кислоты, лимфокины и др. (подробнее см. «Справочник терминов» в статье «Нейтрофил»).
Процесс эмиграции последовательно проходит стадии краевого стояния лейкоцитов, их адгезии к эндотелию и проникновения через сосудистую стенку, а также направленного движения лейкоцитов в очаге воспаления (в т.ч. хемокинез).
Краевое стояние
На стадии краевого стояния (маргинации) выделено 4 последовательных этапа (рис. 6-18).
Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-18» Ы
Рис. 6-18. Этапы стадии краевого стояния лейкоцитов и факторы, стимулирующие краевое стояние.
Адгезия и выход лейкоцитов
Этапы устойчивой («плотной») адгезии (1) и прохождения лейкоцитов через стенку микрососуда (2) представлены на рисунке 6-19.
Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-19» Ы
Рис. 6-19. Этапы стадии устойчивой адгезии и прохождения лейкоцитов через стенку микрососуда; факторы, стимулирующие адгезию.
Плотная адгезия лейкоцитов. Причина плотной адгезии лейкоцитов к эндотелию — экспрессия на поверхности лейкоцитов молекул LFA1, MAC1, VLA4, других интегринов и их взаимодействие с компонентами межклеточного матрикса, комплемента и разными молекулами адгезии (например, комплекс LFA1/ICAM1 обеспечивает плотную адгезию лейкоцита к эндотелию и создает условия для его последующей миграции через стенку микрососуда).
Прохождение лейкоцитов через стенку микрососуда. Существенные препятствия на пути лейкоцитов создают пласт клеток эндотелия, межклеточный матрикс стенки сосудов и особенно — базальная мембрана эндотелия. При прохождении лейкоцитов между клетками эндотелия происходит взаимодействие молекул LFA1, MAC1, VLA4 и других интегринов с молекулами адгезии ICAM, VCAM, CD31. Прохождение лейкоцитов через базальную мембрану микрососудов существенно облегчается в результате высвобождения лейкоцитами гидролитических ферментов (например, коллагеназ и эластаз). Это обеспечивает гидролиз волокон и основного вещества базальной мембраны.
Доказано, что различные типы лейкоцитов (нейтрофилы, моноциты, эозинофилы, лимфоциты) используют в ходе экстравазации разный спектр молекул адгезии.
Время прохождения лейкоцитов через стенки микрососудов в очаге воспаления с момента «мягкой» адгезии лейкоцита и клетки эндотелия составляет около 3–6 мин.
При значительном повышении проницаемости стенок сосудов в ткань очага воспаления пассивно выходят эритроциты и тромбоциты, что часто наблюдается при развитии ИБ со значительной интоксикацией организма (при сибирской язве, чуме), при поражении тканей проникающими лучами.
Направленная миграции лейкоцитов
За пределами стенки микрососуда начинается направленное движение лейкоцитов к зоне поражения — таксис. Основныее факторы, определяющие хемо- и электротаксис лейкоцитов, перечислены на рисунке 6-20.
Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-20» Ы
Рис. 6-20. Факторы, обеспечивающие направленное движение лейкоцитов к объекту фагоцитоза.
Факторы хемотаксиса бывают экзогенные и эндогенные. Экзогенные факторы хемотаксиса: эндо- и экзотоксины микроорганизмов и другие продукты их жизнедеятельности (например, бактериальные пептиды, имеющие N-формил-метиониловые фрагменты). Эндогенные факторы хемотаксиса перечислены в статье «Нейтрофил» (см. приложение «Справочник терминов» на компакт-диске).
Электротаксиc— движение лейкоцитов (несущих на своей поверхности отрицательный заряд) по направлению к эпицентру очага воспаления (где накапливаются положительно заряженные частицы — т.н. электротаксины): H+, Na+, Ca2+, K+, Mg2+, мицеллы белка и другие органические соединения, поврежденные и погибшие клетки, формирующие положительный заряд.
Механизмы таксиса
На стороне лейкоцита, обращенной к региону наибольшей концентрации хемотаксинов (хемоаттрактантов) происходит скопление хеморецепторов (их кэппинг). Этот полюс («голова») лейкоцита становится ведущим, а хвостовой — ведомым. В последующем просходит изменение коллоидного состояния цитозоля лейкоцита: переход из состояния геля в состояние золя.
На обращенной в сторону очага воспаления области мигрирующего лейкоцита («головной» полюс) снижается поверхностное натяжение, что стимулирует перемещение цитозоля лейкоцита именно в головной конец. Это происходит под действие ряда агентов, накапливающихся при воспалении. Поверхностное натяжение снижается под влиянием ВЖК, катионных белков и внеклеточных катионов. Сокращение актиновых микрофиламентов хвостового полюса и перестройка других структур цитоскелета лейкоцитов способствует проталкиванию цитозоля к головному концу лейкоцита и движение его в очаг воспаления. Движению лейкоцита в очаг воспаления способствует также ток жидкой части крови из просвета микрососудов через их стенки в интерстиций (по градиенту фильтрационного, осмотического и онкотического давления).
Значение эмиграции лейкоцитов
Значение эмиграции лейкоцитов в очаг воспаления представлено на рисунке 6-21.
Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-21» Ы
Рис. 6-21. Значение эмиграции лейкоцитов в очаг воспаления.
Позднее значительная часть лейкоцитов, мигрировавших в очаг воспаления, подвергается дистрофическим изменениям и превращается в «гнойные тельца» или подвергается апоптозу. Часть лейкоцитов, выполнив свои функции, возвращается в сосудистое русло и циркулирует в крови.
Фагоцитоз
Согласно представлениям И.И. Мечникова (1882), ключевым звеном механизма воспаления является именно фагоцитоз.
| Фагоцитоз: |
| активный биологический процесс, |
| заключающийся в поглощении чужеродного материала и |
| его внутриклеточной деструкции |
| специализированными клетками организма — фагоцитами. |
Фагоцитоз осуществляют специальные клетки — фагоциты (преимущественно макрофаги и нейтрофилы). В ходе фагоцитоза образуются большие эндоцитозные пузырьки — фагосомы. Фагосомы сливаются с лизосомами и формируют фаголизосомы. Фагоцитоз индуцируют сигналы, воздействующие на рецепторы в плазмолемме фагоцитов (например, АТ, опсонизирующие фагоцитируемую частицу).
Фагоциты
Термин «фагоцит» предложил И.И. Мечников. В настоящее время принято различать 2 основных класса фагоцитирующих клеток: микрофаги и макрофаги.
К микрофагам отнесены полиморфноядерные гранулоциты: нейтрофилы (в наибольшей мере), эозино- и базофилы (существенно меньше). Их называют микрофагами, поскольку диаметр гранулоцитов сравнительно мал (6–8 мкм).
Макрофагами (диаметр клеток достигает 20 мкм), или мононуклеарными фагоцитами называют моноциты крови и происходящие из них тканевые макрофаги. Все клетки моноцитарного генеза (например, клетки фон Купффера печени, остеокласты, клетки микроглии, альвеолярные макрофаги, перитонеальные макрофаги и т.д.) рассматривают как систему мононуклеарных фагоцитов (ранее эти фагоцитирующие клетки обозначали термином «ретикуло-эндотелиальная система»). Астроциты и клетки микроглии мозга также могут быть отнесены к фагоцитам, т.к. они экспрессируют АГ MHC II и могут фагоцитировать.
Объекты фагоцитоза
Объектами фагоцитоза для микрофагов являются микроорганизмы и инородные неживые частицы, а для макрофагов —поврежденные, погибшие и разрушенные клетки (чужеродные и собственного организма), а также инородные неживые частицы.
Применительно к процессу фагоцитоза применяют следующие уточняющие характеристики.
· Собственно фагоцитоз— поглощение клеток, их фрагментов и их внутриклеточное переваривание.
· Незавершенный фагоцитоз (см. ниже).
· Иммунный (специфический) фагоцитоз и опсонизация (см. далее).
· Неспецифический фагоцитоз характерен, например, для альвеолярных макрофагов, захватывающих пылевые частицы различной природы, сажу и т.п.
· Ультрафагоцитоз— захватывание фагоцитом мелких корпускулярных частиц (пыли, попадающей с воздухом в легкие или инородных частиц в тканях).
Стадии фагоцитоза
В процессе фагоцитоза условно выделяют несколько основных стадий.
· Сближение фагоцита с объектом фагоцитоза.
· Распознавание фагоцитом объекта поглощения и адгезия к нему.
· Поглощение объекта фагоцитом с образованием фаголизосомы.
· Разрушение объекта фагоцитоза.
Сближение фагоцита с объектом фагоцитоза
Первая стадия фагоцитоза — сближение фагоцита с объектом фагоцитоза рассмотрена выше в разделе «Направленная миграции лейкоцитов».
Распознавание объекта фагоцитоза
Этапы распознавания фагоцитом объекта поглощения и «приклеивания» к нему перечислены на рисунке 6-22.
Ы верстка! вставить рисунок «рис-6-22» Ы
Рис. 6-22. Стадия распознавания и «приклеивания» лейкоцита к объекту фагоцитоза.
Большинство объектов идентифицируется с помощью рецепторов на поверхности лейкоцитов. К таким объектам относят микроорганизмы, грибы, паразиты, собственные поврежденные или опухолевые, или вируссодержащие клетки, а также фрагменты клеток.
Опсонизация (иммунный фагоцитоз) — связывание АТ с клеточной стенкой микроорганизма с последующим эффективным поглощением образовавшегося комплекса фагоцитом при взаимодействии Fc-фрагмента АТ с соответствующим Fc-рецептором (FcR) на мембране фагоцита. Наиболее активные опсонины: Fc-фрагмент IgG, IgM, факторы комплемента C3bi, лектины. Бактерия, покрытая молекулами IgG, эффективно фагоцитируется макрофагом или нейтрофилом. Fab-фрагменты IgG связываются с антигенными детерминантами на поверхности бактерии, после чего те же молекулы IgG своими Fc-фрагментами взаимодействуют с рецепторами Fc-фрагментов, расположенными в плазматической мембране фагоцита, и активируют фагоцитоз. Большая молекула IgM легко активирует комплемент и служит опсонином при фагоцитозе. Многие АТ к грамотрицательным бактериям являются IgM. Адгезия фагоцита к объекту фагоцитоза реализуется с участием рецепторов лейкоцита FсgR (при наличии у объекта соответствующего лиганда) и молекул адгезии (при отсутствии лиганда, например, у неклеточных частиц).
При фагоцитозе в зернистых лейкоцитах происходит активация реакций метаболизма — «метаболический взрыв», что обеспечивает ряд важных событий: экспрессию гликопротеинов HLA и молекул адгезии, респираторный взрыв, а также дегрануляцию лейкоцитов. К наиболее значимым метаболическим изменениям относят активацию реакций пентозофосфатного шунта, усиление гликолиза, потенцирование гликогенолиза, накопление восстановленного НАДФ.
Дегрануляция нейтрофилов, эозинофилов и базофилов сопровождается высвобождением в интерстициальную жидкость медиаторов воспаления (например, ИЛ1 и ИЛ6, ФНО, лейкотриенов) и активных форм кислорода, образовавшихся при респираторном взрыве.
Поглощение объекта и образование фаголизосомы
Фагоцитируемый материал погружается в клетку в составе фагосомы — пузырька, образованного плазматической мембраной. К фагосоме приближаются лизосомы и выстраиваются по ее периметру. Затем мембраны фагосомы и лизосом сливаются и образуется фаголизосома. В образовании фаголизосомы принимают участие и специфические гранулы нейтрофильного лейкоцита — видоизмененные лизосомы, а для самого процесса слияния необходимы микрофиламенты цитоскелета, Ca2+, протеинкиназа C.
Погружение объекта фагоцитоза в лейкоцит сопровождается секрецией медиаторов воспаления и других компонентов специфических гранул лейкоцита. При дегрануляции все эти факторы поступают в воспалительный экссудат, где оказывают бактериолитическое и цитолитическое действие.
Внутриклеточное «переваривание»
Разрушение объекта фагоцитоза — внутриклеточное «переваривание» — реализуется в результате активации 2 сложных механизмов: кислородзависимой (респираторный взрыв) и кислороднезависимой цитотоксичности фагоцитов.
Кислороднезависимые механизмы активируются в результате контакта опсонизированного объекта с мембраной фагоцита. В процессе фагосомо-лизосомального слияния первыми с мембраной фагосомы сливаются гранулы, содержащие лактоферрин и лизоцим, затем к ним присоединяются азурофильные гранулы, содержащие катионные белки (например, САР57, САР37), протеиназы (например, эластаза и коллагеназа), катепсин G, дефензины и др. Эти химические соединения вызывают повреждение клеточной стенки и нарушение некоторых метаболических процессов; в большей сте<