Изменения обмена веществ и физико-химические сдвиги в очаге воспаления: причины и механизмы возникновения; значение в развитии воспаления.

ИЗМЕНЕНИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

В очаге воспаления наблюдаются закономерные фазные изменения метаболиз­ма. Их причины: действие флогогенного фактора и вторичные расстройства в ткани, выражающиеся в перестройке местных механизмов нервной и гумо­ральной регуляции, микроциркуляции, в формировании физико-химических сдвигов.

На начальном этапе воспаления в ткани (зоны не только первичной, но и вторичной альтерации) преобладают реакции катаболизма, затем — при разви­тии артериальной гиперемии и активации процессов пролиферации, — как правило, начинают доминировать анаболические реакции.

Углеводы. В очаге воспаления метаболизм углеводов претерпевает характерные измене­ния, выражающиеся в преобладании гликолиза и развитии ацидоза.

Причины • Повреждения мембранного аппарата и митохондриальных ферментов, возникающие под действием как флогогенного агента, так и других фак­торов, активирующихся или образующихся в ходе воспалительной реак­ции вторично.

• Избыток Са2+, оказывающий (наряду с жирными кислотами) существен­ное разобщающее действие на окислительное фосфорилирование.

• Увеличение в клетках уровня АДФ, АМФ и неорганического фосфата. Это активирует ключевые (лимитирующие) ферменты гликогенолиза и гликолиза. В связи с этим в очаге воспаления начинает возрастать удель­ный вес гликолитического ресинтеза АТФ.

Липиды. Обмен липидов в очаге воспаления характеризуется доминированием липолиза над реакциями их синтеза.

Причины • Прямое повреждающее влияние флогогенного агента может привести к ферментативной и неферментативной деструкции мембранных фосфо-липидов, ЛП, гликолипидов и других липидсодержащих соединений с высвобождением из них ВЖК, свободных липидов и образованием ке-токислот.

• Основной механизм липолиза в очаге воспаления — интенсификация гидролиза липидов и их комплексов с другими веществами в результате повышенного высвобождения липаз и фосфолипаз из повреждённых клеток, а также из лейкоцитов, в большом количестве накапливающих­ся в очаге воспаления.

•Активация деструкции липидов за счёт интенсификации реакций сво-боднорадикального перекисного окисления липидов.

Проявления

• Активация процессов липолиза и накопление продуктов липолиза.

• Торможение реакций синтеза липидов.

• Активация перекисного окисления липидов и накопление перекисей и гидроперекисей липидов.

Белки. Обмен белков характеризуется преобладанием протеолиза над процессами протеосинтеза.

Главные причины • Прямое патогенное действие флогогенного агента, в том числе фермен­тативный протеолиз.

• Массированное выделение из повреждённых паренхиматозных и стро-мальных клеток, а также из лейкоцитов протеолитических ферментов.

• Активация свободнорадикальных и перекисных реакций, сопровождаю­щихся деструкцией ЛП и высвобождением из них белковых соедине­ний, которые разрушаются и/или денатурируются.

Проявления • Активация процессов протеолиза и накопление продуктов протеолиза.

• Торможение реакций протеосинтеза.

• Денатурация молекул белка (образование аутоантигенов).

Ионы и вода. Для ионов и воды характерны трансмембранный дисбаланс ионов, увеличение внутриклеточного содержания Na+ и Са2+ и внеклеточного содержания К+ 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+-Са2+, Na+-Ca2+, Н+-К+).

• Снижение кинетической активности катионзависимых мембранных АТФаз (Na+,K+-ATOa3bi, Ca2+,Mg2+-ATOa3bi).

• Нарушения физико-химического состояния и микроструктуры клеточ­ных мембран.

Проявления • Нарушения распределения ионов по обе стороны плазмолеммы.

• 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 гидро-фильностью накапливающихся в нём Na+ и Са2+, а также продуктов гидролиза органических соединений.

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

• Выход большого количества Са2+ из повреждённых внутриклеточных депо.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ

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:

• Нарушение оттока из очага воспаления продуктов как нормального, так и нарушенного обмена веществ.

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

Гиперосмия. В очаге воспаления в большей или меньшей мере повышается осмотическое давление.

Причины • Повышенное ферментативное и неферментное разрушение макромоле­кул (гликогена, гликозаминогликанов, протеогликанов и др.).

• Усиленный в условиях ацидоза гидролиз солей и соединений, содержа­щих неорганические вещества.

• Поступление осмотически активных соединений из повреждённых и разрушенных клеток.

Гиперонкия. Увеличение онкотического давления в воспалённой ткани — закономерный феномен.

Причины • Увеличение концентрации белка в очаге воспаления в связи с усилени­ем ферментативного и неферментного гидролиза пептидов.

• Повышение гидрофильности белковых мицелл и других коллоидов в результате изменения их конформации при взаимодействии с ионами.

• Выход белков (в основном альбуминов) из крови в очаг воспаления в связи с повышением проницаемости стенок микрососудов.

Заряд и электрические потенциалы

Альтерация тканей при воспалении ведёт к нарушениям электрофизиологи­ческих процессов в клетках: изменению (как правило, снижению) поверхност­ного их заряда, а также к расстройствам электрогенеза в возбудимых клетках.

Причины • Повреждение клеточных мембран.

• Нарушение энергообеспечения трансмембранного переноса ионов.

• Нарушения ионного баланса во внеклеточной жидкости.

Поверхностное натяжение биомембран

Уменьшение поверхностного натяжения клеточных мембран характерно для очага воспаления.

Основная причина. Значительное увеличение концентрации в очаге воспаления поверхностно-активных веществ (фосфолипидов, ВЖК, К+, Са2+ и некоторых других).

Коллоидное состояние цитозоля и межклеточного вещества

Изменения коллоидного состояния цитозоля и межклеточного вещества выяв­ляются уже на начальном этапе воспаления.

Причины. Избыток Н+, К+, Na+, жирных кислот, пептидов, аминокислот, других метаболитов и БАВ — наряду с изменением степени гидратации цитоп­лазмы — приводит к облегчению переходов «гель <-> золь».

Основные механизмы • Изменение степени полимеризации макромолекул

• Фазовые переходы микрофиламентов