Схема развития воспаления

Воспаление — это защитная реакция организма и его тканей в ответ на повреждение. Цель этой реакции заключается в восстановлении поврежденной ткани или ограничении этого повреждения, а также в удалении повреждающего фактора, например бактерий или чужеродных частиц.

Причинами воспаления могут быть: микроорганизмы: бактерии, вирусы, грибы или паразиты; чужеродные частицы (чужеродные белки, например пыльца; частицы асбеста или кристаллы кремния); разрушение ткани с образованием продуктов ее распада, например, в результате механических травм (порезов, колотых ран, ссадин или попадания инородных тел), действия химических веществ, таких как кислоты или щелочи, физических факторов (холода, тепла, излучения [ультрафиолетового, рентгеновского, радиоактивного]); эндогенные причины — распад опухолевых клеток, кровоизлияния, аутоиммунные реакции или кристаллы веществ, выпадающих в осадок в организме (мочевая кислота, оксалаты кальция, фосфаты кальция и холестерин).

Острое воспаление само по себе проявляется как местная реакция с симптомами, известными еще с античных времен: боль (dolor), припухлость (tumor), покраснение (rubor) и жар (calor). Кроме того, воспаление может сопровождаться системными реакциями (ответ острой фазы воспаления).

Примером острой воспалительной реакции служит быстрая активация тучных клеток прроисходящая в тканях или их аналогов в крови, а также базофильных лейкоцитов, или базофилов. По этому механизму развиваются в основном реакции гиперчувствительности I типа.

Если организм ранее контактировал с антигеном (при развитии гиперчувствительности антиген называют аллергеном), например содержащимся в яде пчел, В-клетки уже будут сенсибилизированы к этому аллергену (в кооперации с Тh2-клетками). Образовавшиеся из В-клеток плазматические клетки выделяют IgE, который соединяется с Fcε-рецепторами тучных клеток. При повторном контакте с антигеном вновь образованные IgE связываются с антигеном своими Fab-фрагментами. Это играет важную роль для последующего взаимодействия тучных клеток с аллергеном, объединенным с несколькими молекулами IgE (связь с антителом), причем особенно эффективны крупные антигены, которые способны повторно взаимодействовать с различными частями молекул (поливалентность) (например, паразиты с несколькими связанными гаптенами).

Образование связи между антителами и антигеном запускает процесс высвобождения из тучных клеток вторичных мессенджеров (цГМФ, инозитолфосфата, ионов Са2+), которые вызывают быструю дегрануляцию тучных клеток, т. е. экзоцитоз с высвобождением медиаторов воспаления и хемокинов, депонированных в этих гранулах (гистамин. IL-8, эотаксин, фактор хемотаксиса нейтрофилов [NCF] и др.). Ионы Са2+ также активируют фосфолипазу А2, которая высвобождает из фосфолипидов клеточной мембраны арахидоновую кислоту. Это вещество служит субстратом для других важных медиаторов воспаления, а именно простагландинов (Е2 и др.) и лейкотрие-нов (С4, D4 и Е4, которые вместе называются медленно реагирующей субстанцией анафилаксии [SRS-A], а также лейкотриен В4). Из мембраны тучных клеток выделяется еще один важный медиатор воспаления и вещество, участвующее в реакциях гемостаза, -эфир фосфолипидной природы — фактор активации тромбоцитов (PAF).

При дальнейшем развитии воспалительной реакции из нейтрофилов, эозинофилов и макрофагов выделяются лейкотриены и PAF. Последний также высвобождается из тромбоцитов. Это усиливает воспалительную реакцию и обусловливает вовлечение системы гемостаза в процесс воспаления. Названные клетки вовлекаются в очаг воспаления хемокинами (хемотаксис). Эотаксин, PAF и лейкотриен В4 действуют на эозинофилы (и Th2-клетки) подобно хемоаттрактантам. В силу того, что PAF активирует и тучные клетки, эти два типа клеток действуют совместно.

Нейтрофилы и моноциты вовлекаются в очаг воспаления лейкотриеном В4, компонентом комплемента С5a, NCF, TNF-a, IL-1, И-4и некоторыми хемокинами, например IL-8.

Гистамин, PAF, лейкотриены С4, D4 и Е4 действуют совместно с остальными медиаторами (PGE2, брадикинином) и вызывают: 1) расширение сосудов (артериол), 2) повышение парацеллюлярной проницаемости эндотелия и 3) стимуляцию ноцицепторов.

Схема острого воспаления

Расширение сосудов обусловливает покраснение воспаленной ткани и повышение ее температуры. Вазодилатация также приводит к замедлению кровотока, что дает возможность лейкоцитам после воздействия хемоаттрактантов перемещаться из осевого потока ближе к эндотелию. Эндотелиальные клетки, активированные в очаге воспаления различными веществами, в т. ч. IL-4 (из Th2-клеток), экспрессируют на своей поверхности, обращенной в просвет сосуда, селектины. Эти селектины, по сути являющиеся молекулами клеточной адгезии, вызывают перемещение лейкоцитов по поверхности эндотелия и активируют другие молекулы адгезии (интегрины, ICAM-1, VCAM).

Это дает возможность лейкоцитам прикрепляться к сосудистой стенке (маргинация). Увеличение проницаемости эндотелия (потеря контактов между эндотелиальными клетками) позволяет лейкоцитам выходить из сосудов во внесосудистое пространство (диапедез). Кроме того, в интерстициальное пространство выходит жидкость, содержащая большое количество белков (воспалительный экссудат), вследствие чего развивается отек. В тяжелых случаях из сосудов выходят даже эритроциты (геморрагическое воспаление). Наконец, возникает боль, вследствие которой человек осознает наличие патологического процесса и рефлекторно стремится защитить воспаленный участок (например, конечность).

Нейтрофилы, мигрировавшие в очаг воспаления, и макрофаги, дифференцировавшиеся из мигрировавших в этот очаг моноцитов, начинают фагоцитировать патогены, вызвавшие воспаление, и переваривать их с помощью лизосом. «Аппетит» фагоцитов усиливается после опсонизации патогенов IgG или компонентом комплемента СЗb.

При воспалении активируется также система комплемента. Это происходит либо классическим путем в присутствии комплексов антиген — антитело, либо более медленным, так называемым альтернативным путем через менее специфичное связывание с клетками, инфицированными бактериями или вирусами. В обоих случаях образуется С3b-компонент комплемента. Он не только опсонизирует антигены, ной вызывает полимеризацию других компонентов (С5—С9) на поверхности клеток, атакованных патогеном, с образованием мембраноатакующего комплекса, который запускает лизис патогена. Помимо этого система комплемента способна разрушать частицы вирусов и комплексы антиген — антитело. Побочные продукты активации системы комплемента (СЗа, С4а и С5а, так называемые анафилаксины) действуют в качестве хемоаттрактантов и активируют макрофаги.

Макрофаги активируются главным образом экзо- и эндотоксинами патогенов, комплексами антиген — антитело, С5а, различными кристаллами, а также при фагоцитозе. В результате их активации высвобождаются оксиданты, такие как О2-, ОН-, О2 и Н2О2, повреждающие патогены. Макрофаги также выделяют медиаторы воспаления, например PAF, лейкотриены, простагландины и цитокины IL-1, IL-6, TNF-α. Последние действуют не только мест-но и не только в качестве хемоаттрактантов — они также вовлекают в воспалительную реакцию организм в целом (ответ острой фазы воспаления). Проявления этого ответа, опосредованные IL-1, IL-6, TNF-a и реализующиеся через специфические рецепторы, следующие:
- воздействие на нейроны, ответственные за медленный сон, вызывает заторможенность, сонливость, повышенную утомляемость, усталость; - установочная точка терморегуляции смещается на более высокий уровень, развивается лихорадка;
- стимулируется высвобождение лейкоцитов из костного мозга с развитием лейкоцитоза; стимулируется функция печени, что проявляется усилением захвата гепатоцитами железа и образованием так называемых белков острой фазы (С-реактивный белок [СРБ] и сывороточный амилоид А);
- стимулируется иммунная система (в частности, усиливается выработка антител); запускаются липолиз и катаболические процессы, способствующие уменьшению массы тела. Заживление ткани. После образования грануляционной ткани, богатой клетками (макрофагами и др.) и характеризующейся выраженной васкуляризацией, тромбоцитарный фактор роста (PDGF) и другие медиаторы стимулируют пролиферацию и миграцию фибробластов.

Они продуцируют гликозаминогликаны, которые набухают и откладываются в ткани в виде коллагеновых волокон. Кроме того, образуются новые волокно коллагена, благодаря сокращению которых сближаются края раны.

В итоге в месте повреждения коллагеновые волокна (рубец) замещаются новой тканью (от лат. restitutio ad integrum — полное восстановление). Однако такое замещение поврежденной ткани характерно лишь для небольших по размеру и неинфицированных ран. При наличии вторичного воспаления (обусловленного наличием инородных тел в ране или ее инфицированием) заживление раны затягивается во времени, усиливается защитный ответ макрофагов. Это требует дополнительной энергии (повышение температуры). Синхронно активированная система гемостаза способствует окклюзии сосудов в прилегающих областях; в результате недостатка О2 развивается дефицит АТФ; из-за накопления лактата в анаэробных условиях снижается pH. Высвобождающиеся оксиданты также повреждают собственные клетки организма.

При гибели этих клеток во внеклеточное пространство выделяются лизосомные ферменты, способствующие гибели лейкоцитов и клеток в воспаленной ткани. Подобная гибель клеток (некроз) может приводить к формированию абсцесса с последующий рубцеванием, что следует рассматривать как своеобразную плату за предотвращение распространения воспаления. Образование рубца также происходит в случае обширного повреждения ткани (например, при зияющих ранах).

Нарушения процесса заживления ран возникают в случае дисбаланса между процессами воспаления и заживления (при хроническом воспалении, например при бронхите курильщика или в случае алкогольного поражения печени). Образование слишком больших количеств коллагена вызывает фиброзирующее воспаление (в частности при циррозе печени). В случаях с избыточен образованием грануляционной ткани развивается гранулематозное воспаление (при туберкулезе, также при воспалении, вызванном инородными телами).

При дефектах качественных характеристик рубцовой тккани (например, в случае нарушения процесса синтеза коллагена поддействием глюкокортикоидов и образования поперечныхсвязей между волокнами коллагена при дефиците витамина С) локальное напряжение в области раны может способствовать ее повторному открытию (например, расхождение краев раны после абдоминальных хирургических вмешательств). Рубцы в области лица оставляют косметические дефекты, особенно при избыточном рубцевании (келоидные рубцы). В некоторых случаях рубцы могут вызывать серьезные функциональные расстройства: рубцы роговицы сопровождаются расстройствами зрения, рубцы в области клапанов сердца вызывают стенозы или регургитацию крови, рубцы в брюшной полости нередко бывают причиной спаечной болезни.

Если локализовать воспаление, вызванное патогенами, невозможно, они распространяются по всему организму, обычно по лимфатической системе, с развитием сепсиса. Такое происходит, например, при внезапном попадании патогенов на большую поверхность брюшины (при разрыве толстой кишки, вскрытии абсцесса).

Последствия воспаления для тканей

- Рекомендуем ознакомиться со следующей статьей "Схема развития аллергии - рекции гиперчувствительности первого типа"

Оглавление темы "Патофизиология в схемах":
  1. Схема развития мегалобластной анемии (В12-дефицитной анемии, анемии дефицита фолиевой кислоты)
  2. Схема развития анемии при нарушении синтеза гемоглобина
  3. Схема развития железодефицитной анемии
  4. Схема развития гемолитической анемии
  5. Схема организации иммунной системы человека
  6. Схема развития воспаления
  7. Схема развития аллергии - рекции гиперчувствительности первого типа
  8. Схема развития аллергической рекции второго типа (цитотоксического)
  9. Схема развития аллергической рекции третьего типа (иммунокомплексного)
  10. Схема развития аллергической рекции четвертого типа (замедленного)

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: