Воспаление морфология и патогенез
Общие сведения
Воспаление — комплексная местная сосудисто-мезенхимальная реакция на повреждение ткани, вызванное действием различного рода агентов. Эта реакция направлена на уничтожение агента, вызвавшего повреждение, и на восстановление поврежденной ткани. Воспаление — реакция, выработанная в ходе филогенеза, имеет защитно-приспособительный характер и несет в себе элементы не только патологии, но и физиологии. Такое двойственное значение для организма воспаления — своеобразная его особенность.
Еще в конце XIX столетия И.И. Мечников считал, что воспаление — это приспособительная и выработанная в ходе эволюции реакция организма и одним из важнейших ее проявлений служит фагоцитоз микрофагами и макрофагами патогенных агентов и обеспечение таким образом выздоровления организма. Но репаративная функция воспаления была для И.И. Мечникова сокрыта. Подчеркивая защитный характер воспаления, он в то же время полагал, что целительная сила природы, которую и представляет собой воспалительная реакция, не есть еще приспособление, достигшее совершенства. По мнению И.И. Мечникова, доказательством этого являются частые болезни, сопровождающиеся воспалением, и случаи смерти от них.
Этиология воспаления
Вызывающие воспаление факторы могут быть биологическими, физическими (в том числе травматическими), химическими; по происхождению они эндогенные или экзогенные.
Среди биологических факторов наибольшее значение имеют вирусы, бактерии, грибы и животные паразиты. К биологическим причинам воспаления могут быть отнесены циркулирующие в крови антитела и иммунные комплексы, которые состоят из антигена, антител и компонентов комплемента, причем антиген может быть немикробной природы.
К физическим факторам, вызывающим воспаление, относят лучевую и электрическую энергию, высокие и низкие температуры, различного рода травмы.
Химическими факторами воспаления могут быть различные химические вещества, токсины и яды.
Развитие воспаления определяется не только воздействием того или иного этиологического фактора, но и особенностью реактивности организма.
Морфология и патогенез воспаления
Воспаление может выражаться образованием микроскопического очага или обширного участка, иметь не только очаговый, но и диффузный характер. Иногда воспаление возникает в системе тканей, тогда говорят осистемных воспалительных поражениях (ревматические болезни при системном воспалительном поражении соединительной ткани, системные васкулиты и др.). Иногда провести грань между локализованным и системным воспалительным процессом бывает трудно.
Воспаление развивается на территории гистиона и складывается из следующих последовательно развивающихся фаз: 1) альтерация; 2) экссудация; 3) пролиферация гематогенных и гистиогенных клеток и, реже, паренхиматозных клеток (эпителия). Взаимосвязь этих фаз показана на схеме IX.
Альтерация— повреждение ткани, является инициальной фазой воспаления и проявляется различного вида дистрофией и некрозом. В эту фазу воспаления происходит выброс биологически активных веществ — медиаторов воспаления. Это — пусковой механизм воспаления, определяющий кинетику воспалительной реакции.
Медиаторы воспаления могут быть плазменного (гуморального) и клеточного (тканевого) происхождения.Медиаторы плазменного происхождения — это представители калликреин-кининовой (кинины, калликреины), свертывающей и противосвертывающеи (XII фактор свертывания крови, или фактор Хагемана, плазмин) и комплементарной (компоненты С3-С5) систем. Медиаторы этих систем повышают проницаемость микрососудов, активируют хемотаксис полиморфно-ядерных лейкоцитов, фагоцитоз и внутрисосудистую коагуляцию (схема X).
Медиаторы клеточного происхождения связаны с эффекторными клетками — лаброцитами (тканевыми базофилами) и базофильными лейкоцитами, которые выбрасывают гистамин, серотонин, медленно реагирующую субстанцию анафилаксии и др.; тромбоцитами, продуцирующими, помимо гистамина, серотонина и простагландинов, также лизосомные ферменты; полиморфно-ядерными лейкоцитами, богатыми лейкокина-
Схема IX.Фазы воспаления
Схема X.Действие медиаторов воспаления плазменного (гуморального) происхождения
ми, лизосомными ферментами, катионными белками и нейтральными протеазами. Эффекторными клетками, продуцирующими медиаторы воспаления, являются и клетки иммунных реакций — макрофаги, выбрасывающие свои монокины (интерлейкин I), и лимфоциты, продуцирующие лимфокины (интерлейкин II). С медиаторами клеточного происхождения связано не толькоповышение проницаемости микрососудов ифагоцитоз; они обладают бактерицидным действием,вызывают вторичную альтерацию (гистолиз), включаютиммунные механизмы в воспалительную реакцию,регулируют пролиферацию и дифференцировку клетокна поле воспаления, направленные на репарацию, возмещение или замещение очага повреждения соединительной тканью (схема XI). Дирижером клеточных взаимодействий на поле воспаления является макрофаг.
Медиаторы плазменного и клеточного происхождения взаимосвязаны и работают по принципу аутокаталитической реакции с обратной связью и взаимной поддержкой (см. схемы X и XI). Действие медиаторов опосредовано рецепторами на поверхности эффекторных клеток. Из этого следует, что смена одних медиаторов другими во времени обусловливает смену клеточных форм на поле воспаления — от полиморфно-ядерного лейкоцита для фагоцитоза до фибробласта, активируемого монокинами макрофага, для репарации.
Экссудация— фаза, быстро следующая за альтерацией и выбросом медиаторов. Она складывается из ряда стадий: реакция микроциркуляторного русла с нарушениями реологических свойств крови; повышение сосудистой проницаемости на уровне микроциркуляторного русла; экссудация составных частей плазмы крови; эмиграция клеток крови; фагоцитоз; образование экссудата и воспалительного клеточного инфильтрата.
Схема XI.Действие медиаторов воспаления клеточного (тканевого) происхожде-
ния
Реакция микроциркуляторного русла с нарушениями реологических свойств крови — один из ярких морфологических признаков воспаления. Изменения микрососудов начинаются с рефлекторного спазма, уменьшения просвета артериол и прекапилляров, которое быстро сменяется расширением всей сосудистой сети зоны воспаления и прежде всего посткапилляров и венул.Воспалительная гиперемия обусловливает повышение температуры (calor) и покраснение (rubor) воспаленного участка. При начальном спазме ток крови в артериолах становится ускоренным, а затем замедленным. В лимфатических сосудах, как и в кровеносных, вначале происходит ускорение лимфотока, а затем его замедление. Лимфатические сосуды переполняются лимфой и лейкоцитами.
В бессосудистых тканях (роговица, клапаны сердца) в начале воспаления преобладают явления альтерации, а затем происходит врастание сосудов из соседних областей (это происходит очень быстро) и включение их в воспалительную реакцию.
Изменения реологических свойств крови состоят в том, что в расширенных венулах и посткапиллярах при замедленном токе крови нарушается распределение в кровяном потоке лейкоцитов и эритроцитов. Полиморфно-ядерные лейкоциты (нейтрофилы) выходят из осевого тока, собираются в краевой зоне и располагаются вдоль стенки сосуда. Крае-
вое расположение нейтрофилов сменяется их краевым стоянием, которое предшествует эмиграции за пределы сосуда.
Изменения гемодинамики и сосудистого тонуса в очаге воспаления приводят к стазу в посткапиллярах и венулах, который сменяется тромбозом. Те же изменения возникают и в лимфатических сосудах. Таким образом, при продолжающемся притоке крови в очаг воспаления отток ее, а также лимфы нарушается. Блокада отводящих кровеносных и лимфатических сосудов позволяет очагу воспаления выполнять роль барьера, предупреждающего генерализацию процесса.
Повышение сосудистой проницаемости на уровне микроциркуляторного русла является одним из существенных признаков воспаления. Вся гамма тканевых изменений, своеобразие форм воспаления в значительной мере определяются состоянием сосудистой проницаемости, глубиной ее повреждения. Большая роль в осуществлении повышенной проницаемости сосудов микроциркуляторного русла принадлежит поврежденным ультраструктурам клеток, что приводит к усилению микропиноцитоза. С повышенной сосудистой проницаемостью связаны экссудация в ткани и полости жидких частей плазмы, эмиграция клеток крови,образование экссудата (воспалительного выпота) ивоспалительного клеточного инфильтрата.
Экссудация составных частей плазмы крови рассматривается как проявление сосудистой реакции, развивающейся в пределах микроциркуляторного русла. Она выражается в выходе за пределы сосуда жидких составных частей крови: воды, белков, электролитов.
Эмиграция клеток крови, т.е. выход их из тока крови через стенку сосудов, осуществляется с помощью хемотаксических медиаторов (см. схему X). Как уже было сказано, эмиграции предшествует краевое стояние нейтрофилов. Они прилипают к стенке сосуда (главным образом в посткапиллярах и венулах), затем образуют отростки (псевдоподии), которые проникают между эндотелиальными клетками — межэндотелиальная эмиграция (рис. 63). Базальную мембрану нейтрофилы преодолевают, вероятнее всего, на основе феноменатиксотропии (тиксотропия — изометрическое обратимое уменьшение вязкости коллоидов), т.е. перехода геля мембраны в золь при прикосновении клетки к мембране. В околососудистой ткани нейтрофилы продолжают свое движение с помощью псевдоподий. Процесс эмиграции лейкоцитов носит название лейкодиапедеза, а эритроцитов — эритродиапедеза.
Фагоцитоз (от греч. phagos — пожирать и kytos — вместилище) — поглощение и переваривание клетками (фагоцитами) различных тел как живой (бактерии), так и неживой (инородные тела) природы. Фагоцитами могут быть разнообразные клетки, но при воспалении наибольшее значение приобретают нейтрофилы и макрофаги.
Фагоцитоз обеспечивается рядом биохимических реакций. При фагоцитозе уменьшается содержание гликогена в цитоплазме фагоцита, что связано с усиленным анаэробным гликогенолизом, необходимым для выработки энергии для фагоцитоза; вещества, блокирующие гликогенолиз, подавляют и фагоцитоз.
Рис. 63.Эмиграция лейкоцитов через стенку сосуда при воспалении:
а — один из нейтрофилов (H1) тесно прилежит к эндотелию (Эн), другой (Н2) имеет хорошо очерченное ядро (Я) и пронизывает эндотелий (Эн). Большая половина этого лейкоцита расположена в подэндотелиальном слое. На эндотелии в этом участке видны псевдоподии третьего лейкоцита (Н3); Пр — просвет сосуда. х9000; б — нейтрофилы (СЛ) с хорошо контурированными ядрами (Я) расположены между эндотелием и базальной мембраной (БМ); стыки эндотелиальных клеток (СЭК) и коллагеновые волокна (КлВ) за базальной мембраной. х20 000 (по Флори и Грант)
Фагоцитирующий объект (бактерия), окруженный инвагинированной цитомембраной (фагоцитоз — потеря цитомембраны фагоцита), образует фагосому. При слиянии ее с лизосомой возникает фаголизосома(вторичная лизосома), в которой с помощью гидролитических ферментов осуществляется внутриклеточное переваривание — завершенный фагоцитоз (рис. 64). В завершенном фагоцитозе большую роль играют антибактериальные катионные белки лизосом нейтрофилов; они убивают микробы, которые затем перевариваются. В тех случаях, когда микроорганизмы не перевариваются фагоцитами, чаще макрофагами и размножаются в их цитоплазме, говорят о незавершенном фагоцитозе, или эндоцитобиозе. Его
Рис. 64.Фагоцитоз. Макрофаг с фагоцитированными обломками лейкоцита (СЛ) и липидными включениями (Л). Электронограмма. х20 000.
объясняют многими причинами, в частности тем, что лизосомы макрофагов могут содержать недостаточное количество антибактериальных катионных белков или вообще лишены их. Таким образом, фагоцитоз не всегда является защитной реакцией организма и иногда создает предпосылки для диссеминации микробов.
Образование экссудата и воспалительного клеточного инфильтрата завершает описанные выше процессы экссудации. Выпот жидких частей крови, эмиграция лейкоцитов, диапедез эритроцитов ведут к появлению в пораженных тканях или полостях тела воспалительной жидкости — экссудата. Накопление экссудата в ткани ведет к увеличению ее объема (tumor), сдавлению нервных окончаний и появлению боли (dolor), возникновение которой при воспалении связывают и с воздействием медиаторов (брадикинин), к нарушению функции ткани или органа (functio laesa).
Обычно экссудат содержит более 2% белков. В зависимости от степени проницаемости стенки сосуда, в ткань могут проникать разные белки. При небольшом повышении проницаемости сосудистого барьера через него проникают в основном альбумины и глобулины, а при высокой степени проницаемости наряду с ними выходят и крупномолекулярные белки, в частности фибриноген. В одних случаях в экссудате преобладают нейтрофилы, в других — лимфоциты, моноциты и гистиоциты, в третьих — эритроциты.
При скоплении в тканях клеток экссудата, а не жидкой его части говорят о воспалительном клеточном инфильтрате, в котором могут преобладать как гематогенные, так и гистиогенные элементы.
Пролиферация(размножение) клеток является завершающей фазой воспаления, направленной на восстановление поврежденной ткани. Возрастает число мезенхимальных камбиальных клеток, В- и Т-лимфоцитов, моноцитов. При размножении клеток в очаге воспаления наблюдаются клеточные дифференцировки и трансформации (схема XII): камбиальные мезенхимальные клетки дифференцируются в фибробласты; В-лимфоциты
Схема XII.Дифференцировка и трансформация клеток при воспалении
дают начало образованию плазматических клеток. Т-лимфоциты, видимо, не трансформируются в другие формы. Моноциты дают начало гистиоцитам имакрофагам. Макрофаги могут быть источником образования эпителиоидных и гигантских клеток (клетки инородных тел и Пирогова- Лангханса).
На различных этапах пролиферации фибробластов образуются продукты их деятельности — белок коллаген игликозаминогликаны, появляются аргирофильные иколлагеновые волокна, межклеточное веществосоединительной ткани.
В процессе пролиферации при воспалении участвует иэпителий (см. схему XII), что особенно выражено в коже и слизистых оболочках (желудок, кишечник). При этом пролиферирующий эпителий может образовывать полипозные разрастания. Пролиферация клеток на поле воспаления служит репарации. При этом дифференцировка пролиферирующих эпителиальных структур возможна лишь при созревании и дифференцировке соединительной ткани (Гаршин В.Н., 1939).
Воспаление со всеми его компонентами появляется только на поздних этапах внутриутробного развития. У плода, новорожденного и ребенка воспаление имеет ряд особенностей. Первой особенностью воспаления является преобладание альтеративного и продуктивного его компонентов, так как они филогенетически более древние. Второй особенностью воспаления, связанной с возрастом, является склонность местного процесса к распространению и генерализации в связи с анатомической и функциональной незрелостью органов иммуногенеза и барьерных тканей.
Регуляция воспаленияосуществляется с помощью гормональных, нервных и иммунных факторов. Установлено, что одни гормоны, такие как соматотропный гормон (СТГ) гипофиза, дезоксикортикостерон, альдостерон, усиливают воспалительную реакцию(провоспалительные гормоны), другие — глюкокортикоиды и адренокортикотропный гормон (АКЛТ) гипофиза, напротив, уменьшают ее (противовоспалительные гормоны). Холинергические вещества, стимулируя выброс медиаторов воспаления, дей-
ствуют подобно провоспалительным гормонам, аадренергические, угнетая медиаторную активность, ведут себя подобно противовоспалительным гормонам. На выраженность воспалительной реакции, темпы ее развития и характер влияет состояние иммунитета.Особенно бурно воспаление протекает в условиях антигенной стимуляции (сенсибилизация); в таких случаях говорят об иммунном, или аллергическом, воспалении (см. Иммунопатологические процессы).
Исходвоспаления различен в зависимости от его этиологии и характера течения, состояния организма и структуры органа, в котором оно развивается. Продукты тканевого распада подвергаются ферментативному расщеплению и фагоцитарной резорбции, происходит рассасывание продуктов распада. Благодаря клеточной пролиферации очаг воспаления постепенно замещается клетками соединительной ткани. Если очаг воспаления был небольшим, может наступить полное восстановление предшествующей ткани. При значительном дефекте ткани на месте очага образуется рубец.
Рекомендуемые страницы:
Воспользуйтесь поиском по сайту:
Патогенез и морфология воспаления
Изменения в тканях при воспалении можно изучить только при микроскопическом исследовании. Эти изменения складываются из сочетания последовательно включающихся в процесс проявлений воспалительной реакции: альтерации, расстройства кровообращения с экссудацией и пролиферацией.
Альтерация — повреждение ткани, т. е. расстройство обмена, структуры и функции, бывает наиболее выражено в месте действия возбудителя воспаления. Повреждение ткани может возникать от непосредственного влияния на ткань высокой температуры, механического разрушения, токсинов и др. Однако основные проявления альтерации зависят от нарушения обмена веществ в очаге воспаления и обычно распространяются на значительную территорию. Они могут ограничиваться изменением функции клеток, приводить к дистрофическим изменениям в них или к некрозу. Одна и та же причина может вызвать различной степени альтерацию в разных органах одного организма.
В центральной зоне очага воспаления происходит снижение обмена веществ, на периферии — его усиление. Усиление обмена происходит преимущественно за счет окисления углеводов, причем этот процесс не всегда доходит до конца, что является причиной нарушения жирового и белкового обмена и приводит к образованию недоокисленных продуктов обмена, имеющих кислую реакцию (молочная кислота и др.),- ацидозу.
Нарушение обмена веществ вызывает повышение осмотического давления, а распад белков-повышение онкотического давления. Оба этих фактора способствуют выходу жидкости из сосудов в ткань очага воспаления и лежат в основе следующей фазы воспаления — экссудации. Кроме того, при распаде тканей образуются вещества, действие которых повышает проницаемость сосудистой стенки, что также способствует экссудации. Одновременно образуются вещества, стимулирующие размножение (пролиферацию) клеток. Таким образом, альтерация создает предпосылки не только для экссудации, но и для пролиферации (см. схему).
Схема развития воспаления
Нарушение микроциркуляции и экссудация представляют собой вторую составную часть воспалительного процесса. В разгаре воспаления альтерация, экссудация и пролиферация проявляются одновременно.
Расстройства кровообращения в зоне воспаления развиваются рефлекторно в ответ на раздражение. Сначала возникает кратковременный спазм артериол, являющийся результатом раздражения сосудосуживающих нервов. Вслед за спазмом развивается расширение артериол и усиливается приток артериальной крови к воспаленному участку — артериальная гиперемия. Повышенный приток крови вызывает два основных признака воспаления: покраснение и повышение температуры. Повышению температуры способствует и усиление обмена веществ. В дальнейшем течении воспаления расстройство кровотока нарастает; артериальная гиперемия сменяется венозным застоем крови, вплоть до стаза.
Развивающееся замедление кровотока обусловлено: 1) параличом нервно-мышечного аппарата сосудов и их расширением; 2) сгущением крови и повышением ее вязкости в зоне воспаления; 3) механическим препятствием для оттока крови, возникающим вследствие частичного сдавления мелких вен развивающимся отеком ткани; 4) образованием тромбов и закупоркой сосудов в очаге воспаления.
Расширение сосудов, замедление кровотока, повышение осмотического и онкотического давления способствуют выходу жидкой части крови за пределы сосудов. В связи с нарушением проницаемости сосудистых стенок, кроме жидкости, из сосудов выходят в ткань белки и форменные элементы крови, в первую очередь лейкоциты. Выход лейкоцитов из сосудов в ткань — эмиграция (от emigraro — выселяться) происходит через стенку капилляров и мелких вен. При быстром токе крови ее форменные элементы движутся в центре сосуда (осевой слой), окруженные слоем плазмы. При замедлении тока лейкоциты располагаются на периферии осевого слоя, вдоль стенок сосудов (краевое стояние), что облегчает их выход через сосудистую стенку.
После перехода в краевое стояние лейкоциты начинают просачиваться через стенки сосудов в ткань. При этом лейкоциты меняют форму и у них, как у амеб, образуются цитоплазматические отростки (псевдоподии), пронизывающие стенку сосуда. Вслед за такой псевдоподией через стенку сосуда как бы протекает вся клетка. Лейкоциты в тканях передвигаются по тканевым щелям при помощи амебоидных движений. Они движутся в направлении к центру воспалительного очага. Здесь они фагоцитируют бактерии, инородные тела, частицы погибших клеток и переваривают их. Часть лейкоцитов при этом погибает. Гибель лейкоцитов сопровождается освобождением ферментов и веществ, оказывающих бактерицидное действие или способных обезвреживать ядовитые продукты жизнедеятельности бактерий. Обычно больше всего эмигрируют нейтрофилы. Эозинофилы эмигрируют только при определенных формах воспаления. При серозных воспалениях лейкоцитов в экссудате немного, при гнойных-очень много, особенно нейтрофилов.
Эмиграцию и движение лейкоцитов в очаге воспаления нельзя объяснить только пассивным их переносом жидкостью, движущейся из сосудов в ткань, повышением давления крови и др. И. И. Мечников создал учение о хемотаксисе. Движение лейкоцитов в направлении раздражения И. И. Мечников объяснял химическим привлечением лейкоцитов к очагу воспаления. Это привлечение он назвал положительным хемотаксисом. Для хемотаксиса особо большое значение имеют бактерии и продукты их жизнедеятельности. В настоящее время выделен ряд веществ, обладающих хемотаксическим свойством. К ним относятся продукты обмена нуклеопротеидов, некоторые белки и продукты их расщепления. Указанные вещества понижают поверхностное натяжение на той стороне оболочки лейкоцитов, где находится очаг воспаления. Это и вызывает образование псевдоподий и движение лейкоцитов. Известны также вещества, оказывающие отрицательное хемотаксическое действие. К ним относят некоторые лекарственные вещества, применяемые как противовоспалительные (хинин, спирт, бензол).
Экссудация ведет к накоплению большого количества клеток в очаге воспаления, инфильтрующих его. Такое скопление клеток называют воспалительным инфильтратом. Напряжение тканей вызывает раздражение нервных окончаний и ощущение боли. Часто экссудат накапливается в полостях, например, при плеврите, перитоните.
Как было указано выше, некоторые вещества, образующиеся при распаде клеток и нарушении обмена веществ, стимулируют размножение клеток. Явления пролиферации касаются главным образом клеток эндотелия, выстилающих кровеносные и лимфатические сосуды и капилляры, адвентициальных (клетки наружной оболочки сосудов) и ретикулярных клеток. При воспалении эти клетки набухают, округляются и размножаются; при этом они становятся подвижными (блуждающие клетки). Так же, как лейкоциты, блуждающие клетки, произошедшие из клеток тканей, способны к фагоцитозу. Благодаря этой способности их называют макрофагами, или гистиоцитами. Таким образом, часть фагоцитов образуется на месте, а не является продуктом эмиграции.
Клетки соединительной ткани (фибробласты) при воспалении также размножаются. Их размножение сопровождается образованием волокнистых структур соединительной ткани. Все это вместе с разрастанием сосудов является основой следующего за воспалением процесса восстановления тканей-процесса регенерации. Молодая, богатая сосудами грануляционная ткань, разрастаясь, постепенно создает барьер между очагом воспаления и здоровой тканью, а затем заполняет образовавшийся дефект, замещая погибшую ткань.