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 о систем­ных 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.

Схема I X . Фазы воспаления

Экссудация

Альтерация

(инициальная фаза воспаления)

РеакцТля микроциркуляторного рус­ла и нарушения реологических свойств крови

Выброс медиаторов (пусковой механизм воспаления)

Пролиферация (размножение клеток)

Повышение сосудистой проницае­мости на уровне микроциркулятор­ного русла, экссудация составных частей плазмы крови Эмиграция клеток крови

Фагоцитоз

Образование экссудата

и клеточного инфильтрата

135

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 противосвертывающей (XII фактор свертывания крови, или фактор Хаге-мана, плазмин) и комплементарной (компоненты Сз — Cs) систем. Медиаторы этих систем повышают проницаемость микрососудов, активируют хемотаксис полиморфно-ядерных лейкоцитов, фагоцитоз и внутрисосудистую коагуляцию (схема X).

Схема X. Действие медиаторов воспаления плазменного (гуморального) происхождения

Свертывающая и противос-вертывающая системы ~~

Комплементарная система-

Кинины-

Активация хемотаксиса полиморфноядерных лей­коцитов

Активация фагоцитоза

Повышение проницаемости микрососудов

Стимуляция свертывающей

системы крови (внутрисо-

судистая коагуляция)

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 лейкокинами, лизосомными ферментами, ка-тйонными белками и нейтральными протеазами. Эффекторными клетками, продуцирующими медиаторы воспаления, являются и клетки иммунных реак­ций — макрофаги, выбрасывающие свои монокины (интерлеикин I), и лимфоци­ты, продуцирующие лимфокины (интерлеикин II). С медиаторами клеточного происхождения связано не только повышение проницаемости мик­рососудов и ф а го ц и то з; они обладают бактерицидным дейст­вием, вызывают вторичную альтерацию (гистолиз), включают иммунные механизмы в воспалительную реакцию, регулируют про­лиферацию и дифференцировку клеток на 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

«36

Схема XI. Действие медиаторов воспаления клеточного (тканевого) происхождения

Лейкокины

Лизосомные ферменты, катионные белки

Нейтральные протеазы

Монокины (интерлейкин I)

Лизосомные ферменты

Лаброциты

(тканевые базофилы), ба-зофильные лейкоциты

Тромбоциты

Полиморфноядерные лейкоциты

Макрофаги

Лимфоциты-

Гистамин, серотонин, простагландины

Лизосомные ферменты

Лимфокины (интерлейкин II)

Бактерицидное действие Фагоцитоз

Вторичная альтерация (гистолиз)

Включения иммунных ме­ханизмов

Повышение проницае­мости микрососудов

Регуляция пролиферации и дифференцировки клеток

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.

Реакция микроциркуляторного русла с нарушениями реологических свойств крови — один из ярких морфологических признаков воспаления. Изменения микрососудов начинаются с рефлекторного спазма, уменьшения просвета арте-риол 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.

137

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. Краевое распо­ложение неитрофилов 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) и воспалительного 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 неитрофилов. Они прилипают к стенке сосуда (главным образом в посткапиллярах и венулах), затем образуют отростки (псевдоподии), которые проникают между эндоте-лиальными клетками — межэндотелиальная эмиграция (рис. 63). Базальную мембрану нейтрофилы преодолевают, вероятнее всего, на основе феномена тиксотропии (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 лейко-диапедеза, 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.

Фагоцитирующий объект (бактерия), окруженный инвагинированной цито-мембраной (фагоцитоз — потеря цитомембраны фагоцита), образует фагосому. При слиянии ее с лизосомой возникает фаголизосома (вторичная лизосома), в которой с помощью гидролитических ферментов осуществляется внутрикле-

138

Рис. 63. Эмиграция лейкоцитов через стенку сосуда при воспалении.

а — один из нейтрофилов (HI) тесно прилежит к эндотелию (Эн), другой (Н2) имеет хорошо очерченное ядро (Я) и пронизывает эндотелий (Эн). Большая половина этого лейкоцита расположена в подэндоте-лиальном слое. На эндотелии в этом участке видны псевдоподии третьего лейкоцита (НЗ); Пр — просвет сосуда. X 9000; б — нейтрофилы (СЛ) с хорошо контурированными ядрами (Я) расположены между эндотелием и базальнои мембраной (БМ); стыки эндотелиальных клеток (СЭК) и коллагеновые волокна (КлВ) за базальнои мембраной. X 20 000 (по Флори и Грант).

точное 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 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

139

Рис. 64. Фагоцитоз. Макрофаг с фагоцитиро­ванными обломками лейкоцита (СЛ) и липид-ными включениями (Л). Электронограмма. X 20 000.

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 дифференци-ровки и трансформации (схема XII): камбиальные мезенхимальные клетки дифференцируются в фибробласты; В-лимфоциты дают начало образованию плазматических клеток. Т-лимфоциты, видимо, не трансформируются в дру­гие формы. Моноциты дают начало гистиоцитам и макрофагам. Макрофаги могут быть источником образования эпителиоидных и гигантских клеток (клетки инородных тел и Пирогова — Лангханса).

На различных этапах пролиферации фибробластов образуются продук-т ы их деятельности — белок коллаген и гликозаминогликаны, появляются аргирофильные и коллагеновые волокна, межклеточное вещество соединитель­ной ткани.

В процессе пролиферации при воспалении участвует и эпителий (см. схе­му XII), что особенно выражено в коже и слизистых оболочках (желудок, ки­шечник). При этом.пролиферирующий эпителий может образовывать полипоз-ные разрастания. Пролиферация клеток на поле воспаления служит репарации. При этом дифференцировка пролиферирующих эпителиальных структур воз­можна лишь при созревании и дифференцировке соединительной ткани [Гар-шин 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

140

Схема XII. Дифференцировка и трансформация клеток при воспалении

мезенхимальные

Камбиальные

Намбиальные

эпителиальные

Гематогенныеклетки

Нейтрофил Моноцит Т-лимфоцит В-лимфоцит (погибает)

Эпителиальная клетка

Фибробласт

*

Фиброцит

♦

Образование волоннистых структур

Гистиоцит Макрофаг Манрофаг Лаброцит Плазматическая

Эпителиоидная клетка

Гигантская

в связи с анатомической и функциональной незрелостью органов иммуногенеза и барьерных тканей.

Регуляция воспаления осуществляется с помощью гормональных, нервных и иммунных факторов. Установлено, что одни гормоны, такие как соматотроп-ный гормон (СТГ) гипофиза, дезоксикортикостерон, альдостерон, усиливают воспалительную реакцию (провоспалительные гормоны), другие — глюкокорти-коиды и адренокортикотропный гормон (АКТТ) гипофиза, напротив, умень­шают ее (противовоспалительные гормоны). Холинергические вещества, сти­мулируя выброс медиаторов воспаления, действуют подобно провоспалитель-ным гормонам, а адренергические, 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).

Исход воспаления 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.