Воспаление -патофизиология

ВВЕДЕНИЕ. 
Воспаление относится к фундаментальным патологическим процессам, которые составляют патофизиологическую основу многих заболеваний человека (например: энцефалит, миокардит, пневмония, стоматит, грипп, дифтерия и др.). Классические признаки воспаления – боль (dolor), краснота (rubor), жар (calor), опухание (tumor) и нарушенная функция ткани и органа (functio laesa). Механизмы воспалительного процесса универсальны, и закономерности развития являются общими независимо от структурно-функциональных различий тканей. 
Воспале́ние (лат. inflammatio) — это комплексный, местный и общий патологический процесс, возникающий в ответ на повреждение (alteratio) клеточных структур организма или действие патогенного раздражителя и проявляющийся в реакциях (exudatio и др.), направленных на устранение продуктов повреждения, а если возможно, то и агентов (раздражителей), а также приводящий к максимальному для данных условий восстановлению (proliferatio и др.) в зоне повреждения. 
Воспалительный процесс характеризуется развитием трёх типов сосудисто-тканевых реакций: альтеративно-дистрофических, сосудистых и пролиферативных. Альтеративно-дистрофические реакции проявляются местным повреждением (альтерацией) ткани и расстройством тканевого метаболизма (дистрофией). Первичная альтерация возникает в результате прямого болезненного воздействия на клеточные структуры органа. В ответ на раздражение и повреждение повышается проницаемость клеточных и субклеточных мембран. Тучные клетки выделяют медиаторы воспаления (гистамин, серотонин, гепарин и др.). Из различных клеток высвобождаются лизосомальные (гликолитические, липолитические и протеолитические) ферменты, активизирующие в ткани реакции гликолиза, липолиза и протеолиза. Биологически активные вещества (медиаторы, ферменты) оказывают болезнетворное воздействие и вызывает дальнейшее разрушение (вторичную альтерацию) клеток. 
ТЕОРИИ ВОСПАЛЕНИЯ. Гиппократ представлял воспаление как защитную реакцию, которая предотвращает распространение вредного для организма фактора на весь организм.

В 18 веке английский ученый Джон Буттер выдвинул основополагающее определение воспалительной реакции: “Воспаление - это реакция тканей на повреждение”.

Известно представление  Вирхова о воспалении. Им создана  так называемая нутритивная теория (nutritio - питание) воспаления. Его теория объясняла происхождение повреждений в клетках, тем что клетки приобретают чрезмерную способность поглощать питательные вещества и в результате возникают повреждения по типу различных дистрофий. Нутритивная теория не имела успеха и довольно быстро ее сменила

Сосудистая теория, которая принадлежала Конгейму. Конгейм первый изучи нарушения кровообращения в очаге воспаления на различных объектах: на языке лягушки, на брыжейке, ухе кролика, и считал эти сосудистые реакции основополагающими в развитии воспаления.

Совершенно новый  подход к пониманию воспаления связан с именем Мечникова И.И. который создал теорию, которая получила название биологической. Он считал главным в развитии воспаления фагоцитоз - клеточную реакцию, направленную на уничтожение повреждающего агента. Заслуга Мечников в том, что он изучил эту реакцию, в ходе эволюции начиная с простейших, одноклеточных организмов. У одноклеточных функции питания и защиты едины: одноклеточное поглощает питательные вещества и поглощает повреждающий фактор и переваривает его если не способно переварить, то погибает. У многоклеточных функцию защиты осуществляет специальные клетки мезенхимального происхождения. Эта функция также представляет собой внутриклеточный процесс переваривание, фагоцитоз. А с развитие кровообращения эту функцию выполняют лейкоциты. Мечников разделил фагоциты на микрофаги (нейтрофилы) и макрофаги (моноциты). 

Иммунологическая  теория возникла в связи с открытием  антител и рассматривает воспаление как проявление иммунитета.

 В 30-х годах  нашего века возникла физико-химическая  теория воспаления Хозе. Он изучил изменения в тканях, которые сопровождаются ацидозом, гиперкапнией. Вот эти явления он и считает сутью воспаления.

Следующая теория связана  с именем американского ученого  Менхима. Он открыл медиаторы воспаления. Из воспалительного экссудата были выделены более 10 биологически активных веществ, поэтому его теория называется биохимической. Каждому из этих веществ Менхим определил специфическую функцию. Так, например, им был выделен “некрозин”, вызывающий некроз ткани, “пиренхим” повышавший температуру тела, лейкотаксин - фактор хемотаксиса, притягивающий лейкоциты и т.д. Однако более поздние исследования показали что медиаторы выделенные Менхимом были недостаточно хорошо очищены, поэтому большинство называния отпало, возникли другие представления о медиаторах.

Воспалительных болезней чрезвычайно много, они различны по тяжести, клиническим проявлениям.

 Итак, воспаление - это местная реакция тканей  на повреждение, которая характеризуется  нарушением микроциркуляции, изменением реакции соединительной ткани и элементов системы крови. Реакция направлена на ограничение, локализацию очага повреждения, уничтожения повреждающего фактора и восстановление повреждающей ткани. Организм жертвует часть ради сохранения целого. 

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.  

ТИПЫ  ВОСПАЛЕНИЯ

Различают два типа воспаления: острое и хроническое. Острое воспаление развивается как реакция  организма на травму (повреждение, рану), раздражение, инфекцию или аллерген (от химических агентов до пищевых  продуктов). Хроническое воспаление — процесс затяжной. Способствуют ему: повышенная нагрузка на определенные органы, общие перегрузки, а также  старение.

Первые признаки острого  воспаления: боль, опухание, покраснение  и жар. Это происходит из-за расширения кровеносных сосудов, примыкающих  к месту повреждения, а также  привлечением в очаг растворимых  иммунологических факторов, противоборствующих патогенному раздражителю. Это первоначальный этап процесса заживления. В том  случае, если заживление почему-либо не произошло, развивается хроническое  воспаление, причина которого заключается  либо в гиперстимуляции иммунной системы, либо в её повышенной активности, либо в её неспособности отключиться (возможно и любое сочетание трех этих факторов). Примером служит системная красная волчанка — аутоиммунное заболевание, при котором повреждаются многие органы

КОМПАНЕНТЫ И ПРИЗНАКИ ВОСПАЛЕНИЯ  
Выделяют три компонента воспаления — альтерацию, экссудацию и пролиферацию, которые тесно связаны между собой. 
Первичная альтерация (лат. alteratio — изменение) — это совокупность изменений обмена веществ, физико-химических свойств, структуры и функции клеток и тканей под влиянием этиологического фактора воспаления. Первичная альтерация как результат взаимодействия этиологического фактора с организмом сохраняется и служит причиной воспаления и после прекращения этого взаимодействия. Примером могут служить некробиотические изменения тканей вследствие тяжелого ранения, вызывающие воспаление после воздействия на них ранящего снаряда. 
Вторичная альтерация — это совокупность изменений клеток и тканей в результате самого воспаления. Одна из их причин — это изменения микроциркуляции в очаге воспаления и прилежащих к нему тканях, обуславливающие значительное падение напряжения кислорода в центре очага воспаления. Гипоксия и связанный с ней гипоэргоз клеточных элементов служит одной из причин цитолиза в очаге воспаления. Причиной цитолиза поврежденных первичной альтерацией клеток служит и активация системы комлемента, предшествующая острой воспалительной реакции в ее очаге. Цитолиз также вызывают свободные кислородные радикалы и ферменты, высвобождаемые в очаге воспаления активированными фагоцитами. Цитолиз служит причиной высокого содержания в межклеточных пространствах очага воспаления калия, а гипоэргоз повышает содержание в нем протонов (лактатный метаболический ацидоз типа А). 
Коллоидно-осмотическое давление в интерстиции очага воспаления повышают: 
♦ аккумуляция в нем белков плазмы; 
♦ выход из клеток калия и сопутствующих ему макромолекулярных анионов как следствие цитолиза; 
♦ тромбоз венул и лимфатических сосудов, препятствующий выведению осмолей из очага воспаления. 
Клеточные эффекторы воспаления становятся таковыми через изменение своего функционирования, что также составляет альтерацию. Некробиотические изменения клеток в очаге воспаления ведут к их дисфункциям, характеризующим как первичную, так и вторичную альтерацию. 
Экссудация (лат. exudatio - выпотевание) — выход жидкой части плазмы крови в интерстиции и эмиграция из сосудов в межклеточные пространства лейкоцитов как клеточных эффекторов воспаления. Результатом экссудации является заполнение интерстициальных пространств и очага воспаления экссудатом. Транссудат — это жидкость, которая накапливается в межклеточных пространствах в результате роста гидростатического давления в микрососудах и (или) увеличения их проницаемости, не связанных с острой воспалительной реакцией. При воспалении гидростатическое давление в микрососудах очага воспаления растет в результате спазма и тромбоза венул, лимфатических микрососудов, расширения артериол и прекапиллярных сфинктеров. Проницаемость в очаге воспаления повышает ряд медиаторов воспаления. В результате жидкая часть плазмы крови выходит в интерстиций. Отличием экссудата от транссудата является высокое содержание в нем белка (не менее 30 г/л), протеолитических энзимов, иммуноглобулинов, лейкоцитов и остатков тканевых элементов. 
Отдельно как элемент экссудации выделяют реакцию роста проницаемости стенки микрососудов в очаге воспаления. Ее обуславливает локальный рост содержания флогогенов, повышающих проницаемость стенки микрососудов в очаге воспаления и вызывающих эмиграцию лейкоцитов. Раннюю транзиторную реакцию роста проницаемости обуславливает действие гистамина, лейкотриена-4, се-ротонина, брадикинина. Ранняя транзиторная реакция в основном затрагивает венулы с диаметром не более, чем 100 мкм. Проницаемость капилляров при этом не меняется. В эту фазу воспалительной реакции роста проницаемости эндоте-лиоциты венул сокращаются, что ведет к образованию между ними зазоров, через которые может происходить выход жидкой части плазмы крови и эмиграция лейкоцитов в интерстиций. При немедленной и длительной реакции роста проницаемости ее в основном вызывает первичная альтерация как следствие действия экзогенных этиологических факторов механической (травма, ранение), термической или химической природы. В результате действия этиологического фактора происходит некроз эндотелиальных клеток на уровне артериол небольшого диаметра, капилляров и венул, что ведет к стойкому возрастанию их проницаемости. Отсроченная и стойкая реакция роста проницаемости микрососудов развивается в очаге воспаления через часы или сутки от его начала. Она характерна для воспаления, вызванного ожогами, действием бактериальных токсинов, ультрафиолетовым и ионизирующим излучением и аллергическими реакциями отсроченного (замедленного) типа. Одним из ведущих медиаторов этой реакции является медленно реагирующая субстанция анафилаксии, то есть лейкотриены и полиненасыщенные жирные кислоты, которые синтезируются из арахидоновой кислоты и фактора активации тромбоцитов. Медленно реагирующую субстанцию в очаге воспаления образуют и высвобождают тучные клетки. Стойкий рост проницаемости микрососудов в очаге воспаления немедленно реагирующая субстанция анафилаксии обуславливает, вызывая протеолиз базальных мембран микрососудов. 
Биологический смысл экссудации как компонента воспаления состоит не только в обеспечении уничтожения чужеродного через его атаку системой комплемента и активированными фагоцитами из циркулирующей крови, но и в отграничении очага воспаления через сдавление кровеносных и лимфатических микрососудов вследствие интерстициального отека, а также в разведении флогогенов и факторов цитолиза в очаге воспаления для предотвращения избыточной вторичной альтерации. 
Пролиферация (лат. proliferatio — размножение) — интенсификация деления фибробластов и образования ими стромы соединительной ткани (коллагеновых структур) в очаге воспаления для замещения дефектов ткани вследствие первичной и вторичной альтерации. Пролиферацию завершает инволюция рубца, то есть уничтожение и элиминация лишних коллагеновых структур. Основные клеточные эффекторы пролиферации — это активированные мононуклеарные фагоциты, фибробласты и иммунокомпетентные клетки. Фибробласты в очаге воспаления образуют и высвобождают коллаген и энзим-коллагеназу, ответственный за формирование коллагеновых структур стромы соединительной ткани. Кроме того, они образуют фибронектин, определяющий миграцию, пролиферацию и адгезию фибробластов. Мононуклеары и лимфоциты секретируют цитокины как стимулирующие, так и подавляющие эти функции фибробластов. Нейтрофилы как клеточные эффекторы воспаления влияют на пролиферацию, секретируя стимуляторы пролиферации кейлоны и антикейлоны. 
Покраснение и жар как местные признаки воспаления в основном связано с артериальной гиперемией и интенсивными окислительными процессами в очаге воспаления, при которых почти не происходит улавливания свободной энергии клетками. Припухлость в очаге воспаления — это следствие артериальной гиперемии и интерстициального отека как результата экссудации. Боль в очаге воспаления представляет собой результат прямого и (или) опосредованного действия флогогенов на чувствительные нервные окончания. Боль в очаге воспаления усиливает ацидоз. Ее могут вызывать механические раздражения нервных окончаний в результате роста давления в очаге воспаления. Расстройства функциональных систем, чьи органы-эффекторы поражены воспалением, как признаки воспаления в основном связаны с разрушением их структурно-функциональных единиц, препятствующим системным регуляторным влияниям и вызывающим в эффекторах функций дефицит массы и энергии.  
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ВОСПАЛЕНИЯ 
Достигая главную биологическую цель, то есть уничтожение и элиминацию всего чужеродного, при реализации острой воспалительной реакции организм решает промежуточную задачу локализации очага воспаления, также направленную на достижение конечного приспособительного результата защитной реакции. Локализуются очаг инфекции, зона некробиотических изменений тканей и клон злокачественных клеток. В результате блокируются распространение инфекции и метастазирование в пределах внутренней среды. Некробиотически измененные ткани представляют собой «транзиторный орган внутренней секреции», функционирование которого имеет исключительно патогенное значение. Поэтому их изоляция через воспаление также биологически целесообразна. Моноциты и иммунокомпетентные клетки в очаге воспаления секретируют цитокины (фактор некроза опухолей, интерлейкин-1 и др.), которые попадая в системно циркулирующую кровь, могут обусловить патологическое состояние системной воспалительной реакции. Системная воспалительная реакция по дисфункциям функциональных систем и сдвигам гомеостазиса эквивалентна сепсису. В этой связи одной из целей локализации воспалительной реакцией ее очага следует считать предотвращение гиперцитокинемии, то есть патогенно высокой концентрации цитокинов мононуклеарных фагоцитов и лимфоцитов в циркулирующей крови. Наконец, цитолиз в очаге воспаления, высвобождая из структуры клеток множество антигенов, создает возможность антигенной стимуляции системы иммунитета антигенами собственного организма. Локализация предотвращает системную аутоиммунную реакцию. Очаг воспаления локализуют спазм, тромбоз и деструкция микрососудов, их обтурация агрегатами активированных лейкоцитов, сдавление микрососудов вследствие интерстициального отека, а также компрессия и тромбоз микроскопических лимфатических сосудов.