Механизм повреждения при воспалении
(Лекция № IX) Часть 1.
1. Понятие о воспалении.
2. Первичное и вторичное повреждение.
3. Нарушения обмена веществ при воспалении.
4. Медиаторы воспаления.
5. Стадии сосудистой реакции при воспалении.
6. Экссудат, его виды и функции.
Воспаление (inflammatio) — это сложная местная защитно-приспособительная реакция соединительной ткани, сосудов и нервной системы целостного организма, выработанная в процессе эволюции у высокоорганизованных существ в ответ на повреждение, направлена на изоляцию и удаление повреждающего агента и ликвидацию последствий повреждения. Это типовой патологический процесс с изменением обмена веществ и кровообращения, фагоцитозом и пролиферацией. В основе любого воспаления лежит: 1) повреждение и 2) защитные реакции. Способность противостоять повреждению, способность к заживлению ран, к восстановлению по крайней мере некоторых утраченных тканей — важнейшее свойство живых организмов. И эти свойства определяются тем, что здоровый организм немедленно отвечает на повреждение рядом общих и местных реакций. Общие реакции обусловлены более или менее выраженными изменениями функционального состояния нервной, эндокринной и иммунной систем организма. Они сопровождаются изменениями реактивности всего организма в целом. Местные реакции, возникающие в зоне повреждения и в непосредственной близости от нее, характеризуют процесс, называемый воспалением.
Биологический смысл воспаления в том, чтобы ограничить, задержать, остановить развитие повреждения и далее, если это удастся, расчистить зону повреждения от продуктов распада и разрушенных тканей, подготовив этим самым почву для собственно восстановительных процессов.
В 18 веке Цельс описал 4 основных клинических признака воспаления: краснота (rubor), припухлость (tumor), боль (dolor) и повышение температуры (calor). Гален добавил пятый признак — нарушение функции (functio laesa). Rubor, tumor, dolor, calor et functio laesa symptomata inflammationis sunt.
Причины воспаления : а) физические факторы, б) химические факторы, в) биологические факторы, г) расстройства кровообращения, д) опухолевый рост, е) иммунные реакции.
Различаются 4 стадии:
1. альтерация (alteratio),
2. экссудация (exsudatio),
3. эмиграция (emigratio),
4. пролиферация (proliferatio).
Альтерация— это главное звено, по сути — пусковой механизм. Альтерация может быть первичная или вторичная. Первичная альтерация развивается сразу после воздействия повреждающего фактора и формируется на уровне функционального элемента органа. Первичная альтерация может проявляться специфическими изменениями, а также неспецифическими изменениями, которые развиваются стереотипно независимо от свойств и особенностей действия патогенного фактора. Эти изменения связаны:
1) с повреждением мембранных структур,
2) с повреждением мембраны митохондрий,
3) с повреждением лизосом.
Нарушения структуры мембраны клеток ведет к нарушению клеточных насосов. Отсюда теряется способность клетки адекватно реагировать изменением собственного метаболизма на изменения гомеостаза окружающей среды, изменяются ферментативные системы и митохондрии. В клетке накапливаются недоокисленные продукты обмена: пировиноградная, молочная и янтарная кислоты. Первоначально эти изменения являются обратимыми и могут исчезнуть, если этиологический фактор прекратил свое действие. Клетка полностью восстанавливает свои функции. Если же повреждение продолжается и в процесс вовлекаются лизосомы, то изменения носят необратимый характер. Поэтому лизосомы называют «стартовыми площадками воспаления» и именно с них начинается формирование вторичной альтерации.
Вторичная альтерация обусловлена повреждающим действием лизосомальных ферментов. Усиливаются процессы гликолиза, липолиза и протеолиза. В результате распада белков в тканях увеличивается количество полипептидов и аминокислот; при распаде жиров возрастают жирные кислоты; нарушения углеводного обмена ведет к накоплению молочной кислоты. Все это вызывает физико-химические нарушения в тканях и развиваются гиперосмия с повышением концентрации ионов K+, Na+, Ca2+, Cl-; гиперонкия — повышение количества белковых молекул из-за распада крупных на более мелкие; гипериония H+ — в связи с диссоциацией большого количества кислот с высвобождением ионов водорода. И как следствие всего этого — развивается метаболический ацидоз в связи с повышением кислых продуктов обмена. В процесс вовлекаются все компоненты ткани и альтерация носит необратимый характер, итогом которого будет аутолиз клеток. Образуются вещества, которые могут не только усиливать, но и ослаблять альтерацию, оказывая влияние на различные компоненты воспаления, т.е. регулируя микроциркуляцию, экссудацию, эмиграцию лейкоцитов и пролиферацию клеток соединительной ткани.
Эти биологически активные вещества называются медиаторы или модуляторы воспаления. Медиаторы воспаления различаются
?по времени их активности: ранние и поздние;
? по точке приложения: влияющие на сосуды или на клетки и
? по происхождению: гуморальные (плазменные) и клеточные.
Источниками медиаторов воспаления могут быть белки крови и межклеточной жидкости, все клетки крови, клетки соединительной ткани, нервные клетки, неклеточные элементы соединительной ткани.
Различают преформированные и вновь образующиеся медиаторы. Преформированные медиаторы синтезируются постоянно без всякого повреждения, накапливаются в специальных хранилищах и высвобождаются немедленно после повреждения (например — гистамин). Синтез других медиаторов начинается после повреждения, как ответная мера. Такие медиаторы называются вновь образующимися (например простагландины).
Повреждение ткани сопровождается активацией специальных протеолитических систем крови, что ведет к появлению в очаге воспаления различных пептидов, выполняющих роль медиаторов воспаления. Вазоактивные кинины образуются так же при активации фибринолитической системы активированным фактором Хагемана, который превращает циркулирующий в крови неактивный плазминоген в активный фермент плазмин. Плазмин расщепляет фибрин (а своевременное переваривание фибрина необходимо для успешного заживления ран). При этом образуются пептиды, способные расширять сосуды и поддерживать увеличенную сосудистую проницаемость. Плазмин активирует систему комплемента.
Система комплемента, включающая около 20 различных белков, активируется кроме фактора Хагемана еще двумя путями: классическим — это комплекс антиген-антитело и альтернативным — это липополисахариды микробных клеток. В воспалении участвуют С3а и С5а компоненты комплемента, которые опсонизируют и лизируют бактерии, вирусы и патологически измененные собственные клетки; способствуют дегрануляции тучных клеток и базофилов с высвобождением медиаторов. Компоненты комплемента вызывают также адгезию, агрегацию и дегрануляцию клеток крови, выход лизосомальных ферментов, образование свободных радикалов, ИЛ-1, стимулируют хемотаксис, лейкопоэз и синтез иммуноглобулинов.
Медиаторы плазменного и клеточного происхождения взаимосвязаны и действуют по принципу аутокаталитической реакции с обратной связью и взаимным усилением.
Нарушение микроциркуляции в очаге воспаления характеризуется изменением тонуса микроциркуляторных сосудов, усиленным током жидкой части крови за пределы сосуда (т.е. экссудацией) и выходом форменных элементов крови (т.е. эмиграцией).
Для сосудистой реакции характерны 4 стадии :
1) кратковременный спазм сосудов,
2) артериальная гиперемия,
3) венозная гиперемия,
4) стаз.
Спазм сосудов возникает при действии повреждающего агента на ткани и связан с тем, что вазоконстрикторы возбуждаются первыми, поскольку они чувствительнее вазодилятаторов. Спазм длится до 40 секунд и быстро сменяется артериальной гиперемией.
Артериальная гиперемия формируется следующими тремя путями:
? как результат паралича вазоконстрикторов;
? как результат воздействия медиаторов с сосудорасширяющей активностью;
? как результат реализации аксон-рефлекса.
Расслабляются прекапиллярные сфинктеры, увеличивается число функционирующих капилляров и кровоток через сосуды поврежденного участка может в десятки раз превышать таковой неповрежденной ткани. Расширение микроциркуляторных сосудов, увеличение количества функционирующих капилляров и повышенное кровенаполнение органа определяет первый макроскопический признак воспаления — покраснение. Если воспаление развивается в коже, температура которой ниже температуры притекающей крови, то температура воспаленного участка повышается — возникает жар. Поскольку в первое время после повреждения линейная и объемная скорость кровотока в участке воспаления достаточно велики, то оттекающая из очага воспаления кровь содержит большее количество кислорода и меньшее количество восстановленного гемоглобина и поэтому имеет яркокрасную окраску. Артериальная гиперемия при воспалении сохраняется недолго (от 15 минут до часа) и всегда переходит в венозную гиперемию, при которой увеличенное кровенаполнение органа сочетается с замедлением и даже полным прекращением капиллярного кровотока.
Венозная гиперемия начинается с максимального расширения прекапиллярных сфинктеров, которые становятся нечувствительными к вазоконстрикторным стимулам и венозный отток затрудняется. После этого замедляется ток крови в капиллярах и приносящих артериолах. Главной причиной развития венозной гиперемии является экссудация — выход жидкой части крови из микроциркуляторного русла в окружающую ткань. Экссудация сопровождается повышением вязкости крови, периферическое сопротивление кровотоку возрастает, скорость тока крови падает. Кроме того, экссудат сдавливает венозные сосуды, что затрудняет венозный отток и также усиливает венозную гиперемию. Развитию венозной гиперемии способствует набухание в кислой среде форменных элементов крови, сгущение крови, нарушение десмосом, краевое стояние лейкоцитов, образование микротромбов. Кровоток постепенно замедляется и приобретает новые качественные особенности из-за повышения гидростатического давления в сосудах: кровь начинает двигаться толчкообразно, когда в момент систолы сердца кровь продвигается вперед, а в момент диастолы кровь останавливается. При дальнейшем повышении гидростатического давления кровь в систолу продвигается вперед, а в момент диастолы возвращается обратно — т.е.возникает маятникообразное движение. Толчкообразное и маятникообразное движение крови определяет возникновение пульсирующей боли. Постепенно экссудация вызывает развитие стаза — обычное явление при воспалении.
Как правило, стаз возникает в отдельных сосудах венозной части микроциркуляторного русла из-за резкого повышения ее проницаемости. При этом жидкая часть крови быстро переходит во внесосудистое пространство и сосуд остается заполненным массой плотноприлежащих друг к другу форменных элементов крови. Высокая вязкость такой массы делает невозможным продвижение ее по сосудам и возникает стаз. Эритроциты образуют «монетные столбики», границы между ними постепенно стираются и образуется сплошная масса в просвете сосуда — сладж (от англ. sludge — тина, грязь).
Механизмы экссудации: экссудация при воспалении обусловлена прежде всего повышением проницаемости микроциркуляторного русла для белка в следствие существенного изменения сосудистого эндотелия. Изменение свойств эндотелиальных клеток микроциркуляторных сосудов — это главная, но не единственная причина экссудации при воспалении. Образованию различного экссудата способствует рост гидростатического давления внутри микроциркуляторных сосудов, связанный с расширением приносящих артериол, увеличение осмотического давления интерстициальной жидкости, обусловленное накоплением во внесосудистом пространстве осмотически активных продуктов распада ткани. Более значительно процесс экссудации выражен в венулах и капиллярах. Экссудация формирует четвертый признак воспаления — припухлость (tumor).
Состав экссудата (exsudatum) — это жидкая часть крови, форменные элементы крови и разрушенные ткани.
По составу экссудата выделяют 5 видов воспаления:
? серозный;
? катаральный (слизистый);
? фибринозный;
? геморрагический;
? гнойный;
? ихорозный.
Функции экссудата — в результате экссудации происходит разбавление концентрации бактериальных и других токсинов и разрушение их поступающими из плазмы крови протеолитическими ферментами. В ходе экссудации в очаг воспаления поступают сывороточные антитела, которые нейтрализуют бактериальные токсины и опсонизируют бактерии. Воспалительная гиперемия обеспечивает переход в очаг воспаления лейкоцитов крови, способствует фагоцитозу. Фибриноген экссудата превращается в фибрин, нити которого создают структуру, облегчающую переход лейкоцитов в рану. Фибрин играет важную роль в процессе заживления ран.
Однако экссудация имеет и отрицательные последствия — отек тканей может привести к удушью или угрожающему для жизни повышению внутричерепного давления. Нарушения микроциркуляции способны привести к ишемическому повреждению тканей. Излишнее отложение фибрина может препятствовать последующему восстановлению поврежденной ткани и способствовать избыточному разрастанию соединительной ткани. Поэтому врач должен осуществлять эффективный контроль за развитием экссудации.
Повреждение, или альтерация, — изменение обмена веществ, структуры и функции в организме, приводящее к нарушению его жизнедеятельности. Повреждение возникает при действии на организм болезнетворных факторов; таким образом, при любой болезни имеется расстройство обмена, структуры и функции, однако не всякое повреждение приводит к возникновению болезни. Это связано с двумя явлениями. Во-первых, повреждение и гибель структур (субклеточных структур, клеток, тканей и даже органов) существует и в норме, и это повреждение есть либо следствие физиологического развития организма (атрофия тимуса), нормальных биологических явлений (уничтожение последа после родов), либо физиологического отмирания (клетки кожи, слизистых оболочек, крови).
Последнее является необходимым условием стимуляции регенерации клеток и восполнения массы ткани. Во-вторых, повреждение структур может полностью компенсироваться на том же или другом уровне. Так, при воздействии мутагена проявления патологического гена в одной хромосоме могут инактивироваться доминантным нормальным геном в другой хромосоме; отсутствие одной почки может компенсироваться за счет гипертрофии другой почки; уменьшение числа эритроцитов и падение кислородной емкости крови может не приводить к гипоксии, а компенсироваться за счет активации внешнего дыхания, кровообращения и изменения обмена веществ в тканях.
Таким образом, повреждение становится компонентом патогенеза болезни в том случае, если оно проявляется на организменном уровне, вызывая расстройства его жизнедеятельности.
Патогенез является цепным процессом, при котором повреждение не статично, а развивается, т.е. усугубляется на одном уровне (например, клеточном или тканевом) и распространяется на другие, более высокие, уровни (например, органный, системный и организменный). При воспалительном заболевании кожи процесс может распространяться по ее поверхности, переходить в лимфатические узлы, изменять функции внутренних органов, приводить к сепсису, бактериальному шоку и другим расстройствам, т.е. развиваться.
В основе цепи усугубляющихся явлений лежат причинно-следственные связи, когда одна причина (первичное повреждение) вызывает следствие (вторичное повреждение), а это следствие становится причиной и вызывает новое следствие (другое вторичное повреждение). Это хорошо видно при некоторых инфекционных процессах (например, туберкулезном, дизентерийном, сальмонеллезном и др.). Возбудитель вызывает первичный аффект — воспаление во входных воротах; под влиянием последнего формируется первичный инфекционный комплекс, включающий уже и лимфангит, и лимфаденит; данный комплекс различными путями обусловливает повреждение органа-мишени, а также общие проявления заболевания (лихорадку, лейкоцитоз, расстройства аппетита, изменение белкового состава крови и т.п.).
Конкретные механизмы смены причинно-следственных отношений и усугубления расстройств весьма многообразны. При инфекционном процессе, например, это прежде всего распространение возбудителя и его токсинов гематогенным, лимфогенным, периневральным или интракаликулярным путем, а также по соприкосновению. Это имеет значение в развитии иммунопатологических процессов и усугублении расстройств. Развитие патологического процесса часто связано с действием на окружающие ткани или с попаданием в циркуляцию биологически активных веществ, как это имеет место при воспалении (гистамин, кинины, вторичные пирогены — интерлейкин-1), которые включают другие патологические процессы и защитноприспособительные реакции (острая гипотония, лихорадка, изменение состава крови, гипоксия и т.п.).
Важное значение имеют рефлекторные реакции, формирующиеся при раздражении рецепторных полей в зоне первичной альтерации, вследствие чего изменяется деятельность ЦНС, симпатико-адреналовой системы, гипофизарно-надпочечниковой системы, висцеральных органов и обмена веществ в организме.
— Читать «Инициальное звено патогенеза воспаления. Патологическая реакция»
Оглавление темы «Реакция организма на воспаление»:
1. Реактивность и реакция на болезнь. Резистентность организма
2. Взаимоотношения реактивности и резистентности организма. Виды реактивности организма
3. Половая реактивность. Конституциональные типы
4. Физиологическая реактивность. Патологическая реактивность организма
5. Патогенез заболевания. Саногенез
6. Повреждение или альтерация. Механизмы развития повреждения при воспалении
7. Инициальное звено патогенеза воспаления. Патологическая реакция
8. Саногенетические реакции. Приспособительные процессы при воспалении
9. Стадийность приспособительных процессов. Приспособление организма при патологии
10. Связь приспособления и повреждения. Интегративные процессы при патологии
Воспалительный процесс — это ответная реакция организма на различные виды повреждения. Воспаление очень распространённое патологическое состояние различных органов и систем, в процесс вовлекаются не только кожные покровы, но и различные органы. Следует понимать, что воспаление это всего лишь реакция организма, а не отдельное заболевание.
Этиология воспалительного процесса. К самым основным причинам относятся ранения, ожоги, бактериальные инфекции, химические вещества и излучение.
Аллергические реакции организма тоже могут повлечь за собой воспалительные процессы.
При инфекционном или вирусном заболевании патогенные микроорганизмы активно паразитируют в организме человека, они вырабатывают токсины и тем самым защитные силы организма вырабатывают специфические химические вещества, которые и вызывают воспалительный процесс. Таким образом основная задача воспаления — это выявление и полное уничтожение патогенного микроорганизма.
Механизмы возникновения.
В развитии воспаления огромную роль играют самые мелкие кровеносные сосуды организма капилляры. Таким образом роговица никогда не может вовлечься в патологический процесс так как она абсолютно не имеет кровоснабжения. Капилляры в виде густой кровеносной сети расположены во всех органах. Давление в мелких сосудах относительно не велико и их диаметр практически одинаков с красными кровяными клетками. Белки плазмы через стенки капилляров не могут проникать, хотя некоторые вещества более мелкого размера могут свободно проникать в ткани. При воспалительном процессе диаметр капилляров становится шире, кровоток становится быстрее, таким образом стенки сосуда растягиваются и становятся проницаемыми. Различные белковые молекулы, антитела могут свободно проникать в ткани. Такой процесс взывает на пораженном участке покраснение, припухлость и болезненность тканей. В участке воспаления могут скапливаться фибробласты клетки, которые принимают участие в восстановлении поврежденных клеток. Фибробласты способны полностью восстанавливать функцию поврежденной ткани. Болезненные ощущения при воспалении возникают при высвобождении простагландинов. Они оказывают стимулирующее влияние на нервные окончания болевых рецепторов. Для устранения такого эффекта предпочтительно использовать не стероидных противовоспалительных препаратов в необходимой дозировке.
Функции белых клеток крови в воспалительном процессе очень важны и незаменимы. Такие клетки относятся к системе иммунной защиты, они имеют различную форму. Главная роль в воспалительном процессе принадлежит макрофагу. Макрофаг — это белая клетка крови, относящаяся к иммунной системе, она захватывает чужеродный организм всей поверхностью своего тела и уничтожает его.
Фагоциты защитные клетки организма, которые свободно могут проникать даже через самые узкие щели, их структура имеет геле образную консистенцию, покрытую эластической оболочкой. Фагоцит имеет специфическую ножку, с помощью которой он может свободно передвигаться, также с помощью этой ножки фагоцит захватывает и прикрепляется к микроорганизму затем обволакивает и поглощает. Фагоцит наполнен жидкостным содержимым наполненным ферментами. Ферменты способствуют расщеплению микроорганизма уничтожению и перевариванию. Основные клинические проявления. Основные симптомы: покраснение, гипертермия участка, припухлость и болезненные ощущения. Так же к симптоматике следует отнести тот факт, что при любом воспалительном процессе происходит нарушение функции определенного участка. Лечебные мероприятия направленны на устранение основных причин возникновения процесса. Прогноз на выздоровление благоприятен.