Литература - Патофизиология (Воспаление)

Литература - Патофизиология (Воспаление)

МЗиМП России

Новосибирский медицинский институт

Утверждаю

Зав. кафедры патофизиологии

проф. А.В.Ефремов

"____" __________ 1995 год.

Лекция:" 2Воспаления"

Подготовил

доц. Ф.Ф.Мизулин

Обсуждена на

кафедральном заседании

"___" ________ 1995 год.

протокол N

Новосибирск 1995 год.

.

- 2 -

План лекции.

1. Введение

2. Этиология воспаления

3. Патогенез воспаления

а) механизм альтерации

б) динамика сосудистой реакции

в) пролиферация при воспалении

г) обмен веществ в зоне воспаления

4. Взаимоотношение между очагом воспаления и целостным

организмом.

5. Значение воспаления для организма.

6. Сущность и биологическое значение воспаления.

.

- 3 -

Литература.

1. Поликар А.Воспалительные реакции и их динамика

М.,1969.

2. Воспаление, иммунитет, гиперчувствительность (под

ред. Г.Мовет) М., 1975.

3. Чернух А.М. Патогенез острого воспаления. М., 1984.

4. Волохин А.И. Патогенез острого воспаления. М., 1984.

5. Мусил Я. Основы биохимии патологических процессов.

М., 1985.

6. Маянский Д.Н. Хроничесое воспаление. М. 1991.

.

- 4 -

ВВЕДЕНИЕ.

Воспаление представляет собой частую форму патологичес-

кого процесса, который возникает при воздействии на организм

патологичесого раздражителя.

Воспалительный процесс является ведущим патогенетичесим

звеном многих заболеваний, а его локализация в том или ином

органе нередко определяет специфику болезни и ее нозологи-

ческую форму.

Врачу при диагностике и лечении большенства заболеваний

приходится встречаться с симптомокомплексом явлений, обус-

ловленных воспалительным процессом, который либо лежит в ос-

нове данного заболевания, либо присоединяется в качестве

вторичного явления. Противовоспалительные мероприятия часто

являются основным методом лечения очень многих заболеваний.

Поэтому во всей истории медицины понятен глубокий интерес к

воспалительному процессу, механизмам его возникновения, раз-

вития и завершения.

Одному из выдоющихся ученых древности А.Цельсу пренад-

лежит выражение, объединяющее проявление внешнего симптомо-

комплекса воспаления: Tumor et rubor cun calore at bolore,

что в переводе с латинского обозначает: припухлость и крас-

нота, сопровождающаяся жаром и болью. К этим четырем симпто-

мам воспаления К.Гален присоединил пятый - functio laesa

(нарушение функции).

Однако не все признаки могут быть четко выраженны,

напрмер, при воспалении печени краснота не видна, а боль не

сопровождает воспаления некоторых внутренних органов.

Потребовалось сотни лет для получения более ясного

представления о сущности воспаления и его значения в патоло-

- 5 -

гии, для понимания воспаления как диалектического еденства

местной и общей типовой реакции организма на патологичный

раздрожитель.

В связи с этим следует назвать имена ученых, создателей

современной теории воспаления: английский хирург Дж.Гунтер,

основоположник патологической анатомии немецкий ученый

Р.Вирхов, описавший дистрофические изменения в тканях,

(1859), австрией Ю.Конгейм, впервые изучивший динамику сосу-

дистой реакции при воспалении (1887), русский ученый

А.С.Шкляревский, который использовал экспериментальный ме-

тод, высказал ряд соображений о физической природе явления

"краевого стояния лейкоцитов и их эмиграции" (1869). В раз-

работке современной биологической теории воспаления значи-

тельная роль принадлежит И.И.Мечникову. В лекциях по сравни-

тельнойпатологии воспаления (1892) он сформулировал положе-

ние о том, что центральный процессом, характеризующим воспа-

ление является внутриклеточное переваривание патогенных фак-

торов, осуществляемое фагоцитами.

ЭТИОЛОГИЯ ВОСПАЛЕНИЯ

Этиология, как известно, - это учение о причинах и ус-

ловиях возникновения болезней. Раскрытие этиологии воспали-

тельных процессов неоходимо для рационального лечения и,

особенно, его профилактики, что является важнейшим принципом

современной медицины.

Причины воспаления чрезвычайно разнообразны. Главным

образом возбудителями воспаления являются патогенные микро-

организмы, паразиты, физические факторы, например, лучевая,

электрическая энергия, тепло, холод, механические факторы,

экзогенные химические вещества, кислоты, щелочи, и др. Вос-

- 6 -

паление также может быть вызвано эндогенными факторами. Нап-

ример, при уремии токсические вещества, образующиеся в орга-

низме, выделяются из крови слизистыми оболочками, кожей,

почками и вызывают в этих тканях воспалительную реакцию.

Указанные причины действуют в конкретных условиях, от

которых тесно зависят. Иными словами, условия создают ту или

иную обстановку для действия причинного фактора, в связи с

чем одна и таже причина вызывает различные последствия. Ус-

ловия не вызывают патологического процесса, но способствуют

или препятствуют его возникновению. Условия могут быть неб-

лагоприятными или благоприятными для организма. Одни снижают

сопротивляемость (резистентность) к патогенному фактору, а

другие, наоборот, повышают устойчивость. Например, нарушение

барьерной функции слизистых оболочек и кожи, иммунодефицит-

ные состояния, гиповитаминозы, сахарный диабет, заболевания

почек, недостаточность кровоснабжения и др. являются услови-

ями, облегчающими условия развития инфекционного процесса в

тканях. Кроме того, эти факторы уменьшают устойчивость орга-

низма и к другим воздействиям, вызывающим развитие воспали-

тельного процесса, т.е. разнообразные неблагоприятные усло-

вия вызывают неспецифическое снижение растворимости тканей к

различным патогенным факторам.

Благоприятные условия, наоборот, ослабляют болезнетвор-

ное действие причины или усиливают защитные силы организма.

Такая ситуация возникает при создании противоинфекционного

иммунитета, рационального закаливания, полноценном сбаланси-

рованном питании и т.д.

Конституциональные особенности организма на разных

уровнях его интеграции - от системного до субклеточного,

опосредованные генетическими факторами, также являются усло-

- 7 -

виями, повышающими и снижающими устойчивость организма к тем

или иным патологическим факторам. Для примера можно привести

высокую устойчивость жителей северных широт к холоду, а юж-

ных к теплу, что обусловлено длительной адаптации людей к

условиям существования. Развитие воспаления зависит и от

возраста. У млекопитающих это связано с формированием в он-

тогинезе различных защитных механизмов, например, иммуноло-

гических, обеспечивающих синтез иммуноглобулинов, а также

непосредственных гуморальных и других факторов защиты. Во

внутриутробной жизничеловека все признаки воспаления начина-

ют формироваться только на 4-5 месяце. В постнатальном пери-

оде, особенно в первые месяци жизни, устойчивость организма

к патогенным факторам еще снижена и уменьшена способность к

созданию полноценных барьеров. В дальшейшем при нормальном

развитии организма, его резистентность к неблагоприятным

возрастает, остается на высоком уровне в течение длительного

времени и только в старости вновь снижается. Следует отме-

тить, что условия действия патогенного фактора на человека

зависит не только от его биологической природы. Человек -

существо биосоциальное и по этому в отличие от животных на

него действуют социальные факторы, такие как условия труда,

быта и т.д., которые опосредуют свое влияние на ткани через

нейрогуморальную систему. Например, слово, как возникающая в

процессе филогенеза новая форма сигнализации, связанная с

речью, может вызвать настолько сильный эмоциональный стресс,

что он сам по себе станет уже не условием, а причиной пато-

логического процесса или болезни. Слово, действуя на эмоцио-

нальную сферу человека, вероятно, через вегетативную нервную

систему, влияет на обмен веществ в тканях, повышая или сни-

жая их устойчивость в отношении патогенных воздействий.

- 8 -

ПАТОГЕНЕЗ ВОСПАЛЕНИЯ.

Воспаление - это типовой патологический процесс, заклю-

чающийся в преимущественно защитной реакции организма на

различные болезнетворные воздействия, выражением которой яв-

ляется повреждение тканей (альтерация), нарушение микроцир-

куляции с повышением сосудистой проницаемости, экссудация и

эмиграция лейкоцитов, а также образование новых тканевых

элементов, т.е. пролиферация.

Таким образом, единый комплекс трех компонентов: альте-

рация, экссудация с эмиграцией и пролиферация составляют

сущность воспаления, как качественно своеобразный процесс.

Без любого из этих компонентов нет воспаления, но каждый из

них может существовать самостоятельно вне воспалительной ре-

акции.

А Л Ь Т Е Р А Ц И Я происходит от латинского слова al-

tere (изменение). Альтерация бывает первичная и вторичная.

Под первичной альтерацией понимают изменение в тканях под

влиянием самого патогенного агента. Они зависят от силы и

длительности повреждения клеточной территории, нервных окон-

чаний, сосудов и др., а также от резистентности и других

свойств ткани. В результате повреждения и гибели клеток ос-

вобождаются вещества, активные в биологическом отношении,

которые медиаторами воспалительной реакции, т.е. определяют

качественную и количественную стороны всех ее компонен-

тов.Вторичная альтерация в тканях это понятие, котрое подра-

зумевает структурные изменения, являющиеся выраженным сдви-

гом тканевого обмена в процессе развития воспаления. Вторич-

ная альтерация охватывает клетки, межклеточное вещество и

проявляется в форме различных дистрофий.

- 9 -

Сосудистая реакция - следующий компонент воспалительно-

го процесса, проявляется в основном в терминальных сосудах:

артериолах, прикапиллярах, капиллярах и венулах. В результа-

те сосудистой реакции в очаге воспаления резко ограничивает-

ся распространение патогенного агента, нарушается обмен ве-

ществ, что вызывает дистрофию и некроз тканей, образование

биологически активных веществ, экссудацию жидкой части крови

в ткань и эмиграцию лейкоцитов, выполняющих при воспалении

основную функцию - фагоцитоз болезнетворных факторов и учас-

тие в формеровании других неспецифических механизмов защиты,

а также иммунитета; необходимфых для создания воспалительных

барьеров.

Третьим компонентом воспалительной реакции является

п р о л и ф е р а ц и я. Она начинается уже с самого начала

воспаления. Источником пролиферации являются ткани - произ-

водные мезенхимы, клетки капилляров, адвентеляционные клет-

ки, фибропласты и др. Иммигрировавшие в ткань макрофаги и

лимфоидные клетки также являются источником пролифера-

ции.Стимуляторами пролиферации являются продукты тканевой

альтерации - тканевые стимуляторы роста.

Все три компонента воспалительной реакции взаимосвязаны

и происходят одновременно, но выражены в разной степени в

зависимости от характера действия патогенного фактора, реак-

твности органима и фазы воспаления.

Возникший в ходе эволюции воспалительный процесс, как

иреакция тканей на местное повреждение, состоит из соедини-

тельной ткани, которое напрвлено в конечном итоге на изоля-

цию и устранение повреждающего агента и воспаление или заме-

щение поврежденных тканей. При этом первичным является пов-

редение, а вторичным тканевая реакция, направленная на на

- 10 -

восстановление структуры и функции. Рассматривать эти явле-

ния можно с позиции системного подхода, котрый предусматри-

вает, что в целостном организме интеграция вех функций осу-

ществляется на различных уровнях: молекулярном, полимолеку-

лярном, т.е. клеточном, органном и системном.

ПОВРЕЖДЕНИЕ КЛЕТОК

Особенности реакции клетки на повреждающий фактор зави-

сят как от его характеристики так и типа клетки по ее приз-

накам особенности к делению. В настоящее время принято счи-

таль, что в орагнизме имеется три тпа клеток. Клетки первой

категории к моменту рождения или в первые годы жизни дости-

гают высоко специализированного состояния, но "расплачивают-

ся за это полной потерей способности к размножению. В орга-

низме отсутстуют источники возобновления популяции этих кле-

ток в сучае их разрушения. К таким клеткам относятся нервные

клетки. У ребенка в возрасте нескольких лет имеются все не-

обходимые нервные клетки, а в дальнейшем их число непрерывно

уменьшается в результате "изнашивания" или гибели.

Ко второй категории относятся многие типы высокоспециа-

лизированных клеток, которые выполняют какие-либо определен-

ные функции и затем либо изнашиваются, либо слущиваются с

различных поверхностей, причем иногда очень быстро. Эти

клетки, подобно клеткам первой категории, не способны разм-

ножаться, однако, в организме имеется механизм их неприрыв-

ного воспроизведения. Функцию замещения клеток второй кате-

гории выполняют не утратившие способность к размножению

клетки той же линии (клона), которые еще не стали специали-

зированными. Они служат постоянным источником новых клеток,

которые дифференцируются в зрелые и замещают соответствующие

- 11 -

специализированные клетки, утраченные организмом. Таким об-

разом, неприрывно и быстро обновляется обнавляется клеточная

популяция некоторых тканей. Длительность цикла деления не-

дифференцированных клеток и их созревание находятся в равно-

весии с их утратой, так что общее число клеток остается пос-

тоянным. Такие клеточные популяции называются обновляющими-

ся, а состояние, в котором они находятся - стационарным. К

ним относятся клетки, выстилающие большую часть кишечника.

Они неприрывно слущиваются с его внутренней поверхности в

просвет кишки, неприрывно совернают совершают клеточный цикл

и образуют дочерние клетки, которые перемещаются по направ-

лению просвета кишечника, сохраняя целостность его эпителия.

В результате этого процесса эпителий кишечника обновляется

каждые несколько дней. Некоторы клетки живут всего несколько

дней или даже часов, а затем заменяются новыми, развивающи-

мися из менее специализированных клеток этой же линии.

Недифференцированные клетки, которые сохраняют способ-

ность к делению, а в дальшейшем ее утрачивают, когда стано-

вятся высоко специализированными носят название материнских,

камбиальных, но чаще стволовых клеток. Стволовой называют

такую клетку, которая на всем протяжении постнатальной сох-

раняет способность совершать циклыделения, поставляя клетки,

специализирующиеся в определнном направлении и замещая от-

мепрающиеся или утраченные клетки. Из стволовых клеток в те-

чение постнатальной жизнимогут развивать клетки нескольких

типов, не принадлежащие к одному и томуже семейству. В таких

случаях стволовую клетку называют плюринотентной. Например,

эритроциты и лейкоцитымогут вести свое происхождение от од-

ной и той же стволовой клетки. Если изстволовой клетки про-

исходит лишь один тип конечных клеток, то ее называют унипо-

- 12 -

тентной. Стволовые клетки проделывают клеточный цикл именно с

такой частотой, которая необходима для поддержания собствен-

ной популяции, и из которых отдельные члены постоянно выбы-

вают, превращаясь в более специализированные клетки. Сохра-

нение в организме фондов стволовых клеток разных типов неб-

ходимо для роста и поддержания клеточных популяций в тех

тканях, в которых специализированные функционирующие клетки

утратили способность к размножению.

Клетки третьей категории отличаютсябольшой продолжи-

тельностью жизни, их деление после полного завершения диффе-

ренцировки происходит редко.Примером таких клеток служит ге-

патоцит или гормональная клетка. Если однако, у эксперимент-

ланого животного удалить хирургическим путем до 2/3 печени,

то клетки оставшейся части органа начинают делиться, и менее

чем за две недели нечень восстанавливается до прежних разме-

ров. Таким образом, клетки этого типа в нормальных условиях

делятся редко, а при стимуляции, возникающей, например, пос-

ле травмы, они начинают интенсивно делиться, несмотря на

специализацию. Как было сказано, реакция клетки на действие

патогенного фактора в значительной степени зависит от ее ти-

па. Клетки первого типа способны к внутриклеточной регенера-

ции, в результате чего восстанавливаются утраченные части

клетки, если сохраняется ядерный аппарат и трофическое обес-

печение. Быстро обновляющиеся клетки второго типа при пов-

реждении быстро гибнут и стимулируются механизмы возобновле-

ния клеточной популяции за счет размножения стволовых кле-

ток. Репродукция клеток 3-го типа происходит довольно мед-

ленно, особенно при недостаточном питании и кислородного

обеспечения, что в условиях патологии встречается довольно-

часто, например, при гипоксии различного происхождения. Тем

- 13 -

не менее, с учетом особенных свойств клеток, их реакция на

острое повреждение носит общих характер, и механизм этого

процесса имеет важное значение для рассмотрения патогенеза

воспаления.

Во всех случаях взаимодействия патогенного фактора с

клеткой вовлекаются типовы механизмы его поступления в ци-

топлазму. Одним из таких механизмов является фагоцитоз. Яв-

ление фагоцитоза тесно связано с наличием в клетках лизосом,

которые являются мембранными органеллами, имеющихся в клет-

ках практически всех типов. Лизосома, которая отпочковывает-

ся от зрелой поверхности аппарата Гольджи, называется пер-

вичной лизосомой. Она может взаимодействовать с материалом,

внесенным в клетку из вне или же с разрушенными органеллами

и ненужными веществами, образующимися в самой клетке. При

этом формируется пузырек, в котором находится подлежащий пе-

реваренный материал, а также и лизосомальные ферменты. Этот

пузырек обычно называют вторичной лизосомой. Под фагоцитозом

понимают захватывание клеткой из вне и втягивание в себя ка-

кой-либо частици или макромолекулярного агрегата. Когда час-

тица приходит в соприкоснавение с клеточной мембраной, она

окружается ею со всех сторон, оказываясь в в маленьком мемб-

ранном мешочке - в фагоцитарном пузырьке. При этом внутрен-

ний слой клеточной мембраны становится наружним слоем мемб-

раны пузырька. Этот пузырек с содержащейся частицей отделя-

ется от клеточной мембраны и погружается внутрь в цитоплаз-

матический матрикс, где он называется фагосомой. Когда фаго-

сома встречается с лизосомой, то то наружние слои мембраны

обоих пузырьков соприкасаются так, что мембраны сливаются в

месте контакта, где лизосома через отверстие выделяет свое

содержымое в фагосому. Таким образом, два пузырька превраща-

- 14 -

ются в один, которые называются вторичной лизосомой. С ней

могут сливаться и другие первичные лизосомы, кроме того,

несколько вторичных лизосом могут сливаться друг с другом. В

результате создаются условия для ферментативного переварива-

ния материала, содержащегося в фагосоме. После переваривания

во вторичной лизосоме остается тело, которое в конечном сче-

те, выталкивается из клетки путем экзоцитоза. Вторым спосо-

бом попадания патогенного фактора в клетку является пиноци-

тоз, при котором жидкость втягивается в пузырьки. Этот про-

цесс принципиально сходен с фагоцитозом.

В процессе жизнедеятельности клетки происходит обновле-

ние внутриклеточсных структур. Митохондрии, фрагменты грану-

лярного эндоплазматического ретикулума и органеллы в резуль-

тате изнашивания и повреждения перестают функционировать и

тогда они с помощью мембраны обосабливаются от остальной ци-

топлазмы, подобно фагосомам (сдесь они называются аутофаго-

сомами), сливаются с лизосомами и подвергаются переварива-

нию.

Фагоцитоз и пиноцитоз относятся к механизмам проницае-

мости цитоплазматической мембраны, которые связаны с затра-

той его субстрата, но роль этого механизма проницаемости не-

велика.

Третьим основным механизмом проницаемости является

трансмембранный перенос веществ, не связанный с затратой

компонентов мембраны. К нему относятся такие процессы как

ультрафильтрация, диффузия и активный процесс переноса. Под

ультрафильтрацией понимается однонаправленный процесс транс-

порта молекул веществ через мембрану, обусловленный различ-

ным гидростатическим давлением по обе стороны. Таким образом

в клетку поступают низкомолекулярные вещества, в чстности,

- 15 -

вода. Вместе с водой могут поступать, но с меньшей ско-

ростью, и некоторые нерастворенные в ней неэлектролиты (гли-

церин, мочевина, этанол). При интенсивном потоке воды в

клетку может быть обеспечен траспорт вещества и против кан-

центрационного градиента, например, например, мочевины, га-

лактозы и др. Различают 4 вида диффузии веществ через мемб-

рану: простую, т.е. собственно диффузию, обменную, ограни-

ченную и облегченную.Посредством простой, а также ограничен-

ной диффузии, т.е. протекающей с меньшей скоростью, в клетку

поступают низкомолекулярные субстраты: вода, мочевина, эти-

ленгликоль, тиамин, жирные кислоты, щавелевая кислота, а

также неорганические ионы. Таким же образом в клетку прони-

кают низкомолекулярные патогенные факторы. Наблюдается пря-

мая корреляция между скоростью диффузии этих веществ через

мембрану и их растворимость в липидах.Это связано с тем, что

различные, и в том числе и патогенные могут проникать в

клетку либо после растворения в липидной фазе мембран, либо

через липопротеиновые каналы, связанные с гидрофобностью

этой мембраны. Полагают, что полхорастворимые или нераство-

римые в липидах вещества проникают в клетку через особые по-

ры в мембране - зоны с высокой гидрофобностью.

Важная роль транспорте определнных веществ, например,

ионов натрия, через плазматическую мембрану принадлежит раз-

ности потенциалов, обусловленной ассиметричным распределени-

ем электрического заряда по обе сторонымембраны. Наружняя

повехность заряжена положительно, внутрянняя - отрицательно.

Электрический фактор служит движущей силой также при проник-

новении одновалентных катионов (калия, рубидия, и др.) через

эпителиальный барьер по межклеточным щелям. В этом случае

наблюдается разность электрических потенциалов по обе сторо-

- 16 -

ны эпителиального пласта, то что носит название трансмураль-

ный потенциал. В случае обменной диффузии наблюдается обмен

равновесный одноименными ионами между периферической об-

ластью цитоплазмы клетки и микросредой, окружающей ее. Дан-

ный транспортный механизм не может обеспечить ни накопление

, ни убыль вещества клетки.Облегченная диффузия вещества

осуществляется без энергетических затрат, и этот процесс ус-

коряет наступление канцентрационного равновесия по обе сто-

роны мембраны. В от личие от облегченной диффузии механизм

активного транспорта осуществляется перенос веществ через

мембрану против градиента концентрации и является энергоза-

висимым. В основе облегченной лежит функционирование специ-

альных веществ - переносчиков, способных образовывать неп-

рочные компоненты компоненты с субстратами по одну сторону

мембраны, транспортировать через толщу мембраны и освобож-

дать субстрат по другую его сторону. Затем вещество-перенос-

чик возвращается в исходную позицию и вся цепь событий вновь

повторяется. Ото принцип челночного механизма. В основе ак-

тивного транспорта лежит функционирование в мембране сложно-

го комплекса разнообразных ферментов, осуществляющий специ-

фический и ориеентировочный перенос субстрата.

Благодаря этим ферментам часто осуществляется процесс

фосфорилирования в связи с которым субстрат поступает в

клетку в более легко доступной форме, чем нефосфорилирован-

ного соединения для их дальнейшего метаболизма. В нативной

мембране эти процессы сопряжены с реакциями образования

энергии, что позволяет системам активного транспорта произ-

водить перенос веществ против градиента концентрации. Такая

система активного транспорта действует по отношению к ионам

натрия и калия. Важнейшим звеном этого механима является

- 17 -

фермент натрий-калий активируемая АТФ-аза, который осущест-

вляет перенос натрия из клетки, калия в клетку и одновремен-

но обеспечивает данный процесс энергией за счет гидролиза

АТФ. Кроме ионов калия и натрия путем активного транспорта в

клетку и из клетки переносятся ионы сульфата, ионы железа,

некоторые моносахариды, аминокислоты, дипептиды, трипепти-

ды,некоторые азотистые основания,зелчные кислоты, витамины.

Таким же образом активный транспорт может осуществляться по

отношению к патогенным факторам, имеющим сходную структуру с

перечисленными веществами. Следовательно, все механизмы, с

помощью которых патогенный фактор можетпопасть в клетку свя-

заны с наличием транспорта через цитоплазматическую мембра-

ну. Рассмотрим современное состояние вопроса о строении этой

мембраны. Клеточная мембрана на электронограммах представля-

ет собой трехслойную структуру. Подобная трехсойная структу-

ра обнаружена во всех мембранах цитоплазматических орга-

нелл,однако, их толщина несколько меньше, чем клеточная

мембрана, и имеет некоторые особенности химического состава

и активности ферментов. Согласно современной концепции,

мембрана состоит из двух молекул фосфолипидов, расположенных

более или менее перпендикулярно к ее поверхности, так что их

не полярные или гидрофобные концы соприкасаются друг с дру-

гом, а полярные гидрофильные обращены к водным растворам по

ту или иную стороны мембраны. Клеточная мембрана непроницае-

ма для макромолекул и белки цитоплазмы не выходят через нее

из клетки в тканевую жидкость. В клетке белки создают Колло-

идно-осмотическое давление, которое уравновешивается осмоти-

ческим давлением тканевой жидкости и за счет растворимых в

ней различных веществ, поэтому вода не поступает в избытке в

ктетку. Осмотическое давление внеклеточной жидкости в отли-

- 18 -

чие от клеточной создается не сколько белком, сколько более

высокой концентрацией ионов снаружи, чем внутри клетки. Для

поддержания разницы концентрации неорганических ионов по обе

стороны мембраны существует специальный механизм создающий

разность потенциалов между двумя поверхностями мембраны.

В нервных и мышечных клетках разность потенциалов дос-

тигает 85мвт, причем наружняя сторона заряжена более положи-

тельно по отношению к внутенней, обращенной к цитоплазме.

Для поддержания разности потенциалов клеточная мембра должна

облабдать диэлектрическими свойствами, что в сочетании с

другими ее качествами, такими как относительная проницае-

мость для жирорастворимых веществ, соответствует представле-

нию о значительном содержании в ней липидов, которые являют-

ся хорошими диэлектриками.

Более высокая концентрация ионов натрия в тканевой жид-

кости, т.е. снаружи от мембраны, и более высокая концентра-

ция ионов калия в цитопламе, чем в тканевой жидкости, под-

держиваетс при помощи так называемого натриевого или нат-

рий-калиевого насоса. Перенос ионов обеспечивает специальный

фермент, который использует инергию, поставляемую клетками,

он выкачивает ионы натрия наружу из клеточной мембраны, под-

держивая их концентрацию внутри клетки н более низком уров-

не, чем снаружи. Одновременно этот фермент захватывает ионы

калия снаружи и освобождает их внутри клетки. Однако, коли-

чество оинов калия, периносимых внутрь, не соответствует ко-

личеству ионов натрия, переносимых наружу. Известно, что пе-

ренос глюкозы, аминокисло и жирных кислот, а также некоторых

других ионов из тканевой жидкости в цитоплазму осуществляет-

ся с помощью особых ферментов и этот процесс является энер-

гозависимым. Подобный механизм называется системой активного

- 19 -

переноса. Патогенный фактор, имеющий химическую структуру

аналогичную жирам, белкам и углеводам, может транспортиро-

вать в клетку также путем активного переноса.

Реакция клетки на физиологический или болезнетворный

фактор опосредуется через аденилат циклазу, которая воспри-

нимает, трансформирует и передает в клетку информацию с по-

верхности плазматических мембран и таким образом контролиру-

ет течение различных биохимических процессов. Чувствитель-

ность фермента к разнообразным гормонам, ионам, нуклеотидам,

и др. делает делает возможным его участие в многосторонней

тонкой регуляции этих процессов. Аденилатциклаза состоит из

трех функционально различных участков:

I - рецепторного, осуществляющего избирательное связы-

вание определнного гормона, медиатора или биологически ак-

тивного вщества на внешней поверхности плазматической мемб-

раны;

II - каталитического, обеспечивающего образование цик-

лического АМФ из АТФ;

III - коммуникаторного, осуществляющего связь между

этими участками.

Таким образом, регуляция аденилциклазной активности мо-

жет осуществлятся на любом из этих трех уровней в зависимос-

ти от воздействующего фактора. Аденилциклаза различных тка-

ней активируется специфическими гормонами. Для обеспечения

связывания гормонов рецепторами необходимы интактные

SH-группы, а для передачи гормонального сигнала каталитичес-

кой единицы условием является целостность мембран. Аденилат-

циклаза теряет чувствительность к гормонам в результате воз-

действия на клетку детергентами, фофолипазой и другими пато-

генными факторми. Большое значение в регуляции активности

- 20 -

аденилатциклазы играют различные катионы, особенно магний и

кальций. Магний необходим для активации фермента и образова-

ния комплекса с субстртом. Еще более мощным активатором де-

нилатциклазы является ион марганца, в то время как ионы рту-

ти, свинца, меди, кобальта и цинка тормозят активность этого

фермент. В высоких концентрациях кальций выступает как инги-

битор данного фермента, а физиологических - как активатор.

Активация аденилатциклазы вовлекает в деятельность сложную

многокомпонентную систему клетки-мишени, которая включает

прежде всего продукцию цАМФ и цАМФ-зависимые протеинкинахы,

определяющие функцию циклического нуклеотида. Наряду с цАМФ,

образуется и другой циклический нуклеотид - цГМФ, т.е. гуа-

нилциклаза. Протеинкиназы активизируются с помощью цикличес-

ких нуклеотидов, и их функция заключается в процессе адапта-

ции разных клеток тканей к специфическим для них физиологи-

ческим нагрузкам. цАМФ-зависимые протеинкиназы участвуют в

фосфорилировании белков микротрубочек, сами входя в их сос-

тав в качестве одного из компонентов. С различными протеин-

киназами связывают также такие разнообразные стороны актив-

ности клеток, как мобилизации энергетических механизмов, ак-

сональный транспорт, синтез медиаторов и др.

Таким образом, активация аденилатцеклазной системы мо-

билизует и защитные механизмы, играющие первостепенную роль

при повреждении клетки патогенными фактором.

Всякая воспалительная реакция начинается с воздействия

патогенного фактора на ткань, важнейшим компонентом которой

является клетка. Поэтому необходимо рассмотреть общие меха-

низмы, лежащие в основе острого повреждения клетки. Понятно,

что"выделение" клетки из органической связи с функциональным

элементом и органом является условным и служит лишь для ана-

- 21 -

лиза реакции на клеточном уровне с последующим рассмотрением

этого вопроса и на более высоких уровнях интеграции организ-

ма.Реакция клетки на повреждающий фактор зависти от исходно-

го состояния самой клетки, а также характеристики болезнет-

ворного агента. Состояние клетки определяется, в свою оче-

редь, особенностями строения ее цитоплазма тической мембраны

характером и свойством межклеточных контактов, строением и

сотавом гликокаликса и многих других факторов, которые раз-

бирались ранее. Одним из важнейших составляющих резистент-

ности клетки к внешним воздействиям является состояние ее

ферментных систем. Недостаточность ферментов может быть пер-

вичной и вторичной. Первичная недостаточность возникает в

результате нарушения синтеза белка, вследствие изменения

нуклеотидной последовательности в пределах одного гена или

группы генов. В результате возникают соответственно моноген-

ные болезни (фенилкетонурия), обусловленная недостаточностью

одного фермента или полигенные - врожденный сахарный диабет,

ранний атеросклероз и др., связанные с дефицитом нескольких

фермкентов. В данном случае врожденная недостаточность фер-

ментов является основной причиной развития болезни. Разнооб-

разные сочетанные нарушения в деятельности ферментных систем

возникают также при хромосомных болезнях, когда когда насле-

дуются количественные или качественные нарушения в хромосом-

ном аппарате клетки (болезнь Дауна, трисомия Ч и др.). Пер-

вичная недостаточность синтеза ферментов может быть на ядер-

ный аппарат свободными радикалами при активации свободно-ра-

дикального окисления в клетке. Чаще всего это связано с де-

фицитом ферментов антиоксидантной системы или с облучением.

В отличие от наследственного, приобретенное нарушение

деятельности ядерного аппарата клетки вызывает развитие не-

- 22 -

достаточности не одного или нескольких, а большего числа

различных ферментов, в связи с чем нарушаются основные функ-

ции клетки.Возникающие изменения могут оказываться несовмес-

тимыми с жизнью клетки, она погибает, либо резко снижается

ее резистентность к действию патогенных фаторов. Вторичная

недостаточность ферментных систем является приобретенной и

связана с воздействием патогенных факторов непосредственно

на ферменты. К таким воздействиям относятся инактивация ак-

тивных центров ферментов токсинами, солями тяжелых металлов;

резкие изменения температуры, осмолярность клетки, кислот-

ность, недостаточности энергетического обеспечения деятель-

ности ферментов, нарушение связи некоторых ферментов с мемб-

ранами, например, в митохондриях и др.

Вторичное снижение ферментативной активности может так-

же обусловлено недостаточной стимуляцией образования вторич-

ных посредников (цАМФ и цГМФ) в результате нарушения дея-

тельности аденилатциклазной системы цитоплазматической мемб-

раны.Следует отметитть еще одну причину вторичной недоста-

точности ферментных систем, связанную с нарушением гормо-

нальной регуляции, т.е. активность ряда ферментных систем

зависит от содержания гормонов. Например, при инсулярной не-

достаточности уменьшается активность гексокиназы, особенно в

почках и усиливается деятельность ферментов глюконеогенеза и

т.д. В этих случаях характер нарушения в клетках зависит от

вида и степени гормонального дисбаланса. Страдают в начале

клетки-мишени, ферментные системы которых находятся под ре-

гулирующим действием соответствующих гормонов. При рассмот-

рении патофизиологии острого повреждния клетки следует отде-

льно остановиться на роли лизосомального аппарата. Существу-

ет много причин, приводящих к недостаточности функции лизо-

- 23 -

сом: угнетение их продукции комплексом Гольджи с участием

эндоплазматической сети, стабилизация мембран лизосом при

избытке глюкортикоидов, уменьшение содержания в лизосомах

гидролитических ферментов. В этих случаях страдает аппарат

питания и защиты клетки, т.е. функций, которые осуществляют-

ся с помощью лизосом. Освободившиеся ферменты, в конечном

счете, вызывают аутолиз всей клетки. При умеренной степени

лабилизации лизосомальных мембран, освобождающиеся в цитоп-

лазму ферменты вызывают возбуждение деятельности органелл,

сонхронизацию их активности. Вместе с тем, это приводит к

увенличению проницаемости клеточных мембран, что облегчает

поступление в клетку болезнетворных факторов и проявление их

патогенного действия в связи со снижением резистентности

клетки.

Если же большое количество лизосом или ферментов посту-

пает в окружающую среду, то это приводит к развитию типичной

воспалительной реакции со всеми характерными компонентами. В

данном случае причиной воспалительной реакции являются фер-

менты, освободившиеся в результате массивного повреждения

лизосом. Чаще всего такая ситуация развивается при при имму-

нологической реакциях, приводящих к накоплению в органах,

например, в костно-суставном аппарате большого количества

микро- и макрофагов, являющихся источниками лизосомных фер-

ментов.Нарушение питания вызывает недостаточность образова-

ния энергии, пластических и других функций клетки, подавле-

ние механизма образования фагосом, в которых перевариваются

патогенные тельца, создает условия для поврежедния внутрик-

леточных структур. Можно говорить о снижении резистентности

клетки к действию патогенных факторов. В условиях патологии

лизосомы подвергаются разрушения под влиянием некоторых бак-

- 24 -

териальных токсинов и лекарственных аппаратов, при введении

больших доз витамина А, в результате иммуноконфликтных ситу-

аций и т.д. Если разрушение лизосом достигает резкой степени

и освобождается много гидролаз, то это вызывает повреждение

органелл, нарушение обменных процессов, вплоть до состояния,

несовместимого с жизнью клетки. Функциональные проявления

острого повреждения клетки делятся на: преддепрессионную ги-

перактивность, парцеальный некроз и тотальное повреждение.

Эти проявления и составляют сущность острого повреждения

клетки в зависимости от ее строения, исходного функциональ-

ного состояния, вида болезнетворного фактора и механизма его

воздействия. Преддепрессионная гиперактивность возникает

вследствие обратимого повреждения клетки после воздействия

умеренным дозами болезнетворных факторов. В результате этого

в мембране клетки происходит неспецифическое возбуждение

аденилатцеклащной системы и вовлечение механизмов защиты,

что выражается в активности образования вторичных посредни-

ков (циклических неклеотидов) и услитения деятельности орга-

нелл, в первую очередь митохрондрий. Увеличение чила функци-

онирующих митохондрий приводит к усилению окисления субстра-

тов и активации синтеза АТФ. Одновременно с этим мобилизует-

ся все энергетические процессы, направленные на повышение

резистентности клетки к болезнетворному агенту, ускорение

его ращипления и удаления его из клетки. В результате может

произойти "выздоровление" клетки с последующим восстановле-

нием утраченных структур. Если же эти механизмы защиты ока-

зываются недостаточными, то патогенный фактор вызывает даль-

нейшее повреждающее влияние на клетку, что выражатся в нару-

шении функций митохондрий, разобщении окислительного фосфо-

рилирования и дыхыния. В конечном счете это приводит к теп-

- 25 -

ловому эффекту и прогрессрующему уменьшению синтеза макроэр-

гов. Нарушени энергозависомого транспорта через клеточные

мембраны и в том числе деятельности калий-натриевого насоса,

влечет за собой увличение в цитоплазме концентрации натрия,

гиперосмию и отек на фоне гипопаляризации клеточных мембран

и снижения функциональной активности клеток. На этом этапе

острого повреждения клетки (депрессии) процесс может быть

обратимым, если удалить или нейтрализовать патогенный фак-

тор. Если же гиполяризация мембран, отек клетки и ацидоз

достигают дезкой степени, то происходит массовое разрушение

лизосом, выход гидролитических ферментов в цитоплазму и

структурная дезорганизация органелл и мембран. Эта фаза ост-

рого поврежедения клетки если еще сохраняется небольшой гра-

диент концентрации электролитов между цитоплазмой и внекле-

точной средой, называется "агонией" клетки. Выравнивание

концентрации натрия и калия по обе стороны цитоплазматичес-

кой мембраны, приводящее к исчезновению мембранного потенци-

ала, характеризует смерть клетки. При этом резкое увеличение

проницаемости клеточных мембран приводит к свободному досту-

пу в клету из окружающей среды ферментов, которые продолжают

разрушение всех структурных компонентов клетки. Погибшие

клетки выделяют химотоксические вещества, привлекающие фаго-

циты с последующим их уничтожением. Таким образом, преддеп-

рессионная гиперактивность может быть самостоятельным "забо-

леванием" клетки, если она заканчивается "выздоровлением", а

может перейти в тотальное необратимое повреждение.

Другая форма повреждения клетки - парцеальный некроз,

сущность которого состоит в образовании "демаркационной"

мембраны, ограничивающую поврежденную часть клетки от жиз-

неспособной. В дальнейшем поврежденные участки клеки выделя-

- 26 -

ют вещества, привлекающие фагоциты, которые уничтожают эти

участки, после чего структура и функция клетки восстанавли-

вается. В условиях повреждения тканей каким-либо болезнет-

ворным фактором различные клетки подвергаются разным формам

нарушений. В одних клетках развивается преддепрессионная ги-

перактивность с активацией обмена веществ и усилением пот-

ребления кислорода, а в других - дальнейшие фазы повреждения

клетки с освобождением большого количества гидролитических

ферментов, активацией анаэробных процессов, образованием не-

доокисленных продуктов обмена, ацидозом, отеком и т.д. Поэ-

тому в зависимости от степени повреждения, особенностей тка-

ней и патогенного агента характер нарушения обмена веществ

может быть различным, что следует учитывать при оценке функ-

ционального состояния тканей после ее повреждения. Поврежде-

ние клетки вызывает нарушение деятельности функциональной

единици, ткани, органа и организма в целом, вызываетвзаимос-

вязанные и взаимообусловленные изменения межклеточного ве-

щества, нервного аппарата и сосудистой системы. Эта взаимос-

вязь, в частности, прослежывается при анализе сосудистой ре-

акции при воспалении.

ДИНАМИКА СОСУДИСТОЙ РЕАКЦИИ ПРИ ОСТРОМ ВОСПАЛЕНИИ

Одним из важнейших компонентов воспаления является со-

судистая реакция, которая проявляется, в основном, в терми-

нальных сосудах, артериолах, прекапиллярах, капиллярах и ве-

нулах. Изменение микроциркуляции происходит по фазам. В пер-

вую фазу может произойти как преходящее сужение артериол в

результате болевой реакции и местного освобождения норадре-

налина, так и их расширение вследствие действия аксон-реф-

лекса, когда в окончаниях эфферентного аксона выделяется

- 27 -

ацетил-холин. Визуально ранним проявлением повреждения ткани

является усиление кровотока вследствие расширения артериол,

причем вначале кровь проходит быстрее по артерио-венозным

анастомозам. Таким образом, первая фаза артериальной гипере-

мии имеет нейрогенный механизм. Вторая фаза носит название

артериальной воспалительной гиперемии, которая имеет миопа-

ралитическую природу и сопровождается расширением сосудов

сопративления и капилляров. Сущность миопалитической воспа-

лительной артериальной гиперемии заключается в том, что со-

суды микроциркулярного русла, прежде всего прекапилляры,

достигнув максимального расширения, перестают реагировать на

сосудистое раздражение. Длится эта фаза от 30 минут до су-

ток, в течение которых наблюдается покраснение, потепление

тканей, ускорение кровотока, увеличение артериального давле-

ния в этих сосудах. В этот период происходит значительное

Страницы: 1, 2