III. Механизмы экссудации. Сосудистые и внесосудистые реакции при воспалении.
Основные медиаторы экссудации
Гистамин.
Кинины.
Серотонин.
Простагландины.
Экссудация с нарушением микроциркуляции и эмиграцией
I. Сосудистые реакции:
1. Ишемия - ангиоспастическая кратковременная (из-за разрушения адреналина и норадреналина под влиянием МАО и КОМТ), возможна обтурационная вследствие тромбоза.
2. Артериальная гиперемия обуславливает развитие одного из классических признаков воспаления (rubor) - красноты. Возможны все механизмы артериальной гипеперемии.
3. Смешанная гиперемия.
4. Венозная гиперемия – повышение проницаемости капилляров ® скопление жидкости в интерстиции ® сдавление венул и лимфатических капилляров. Классический признак - отек (tumor). Последствия:
§ Сгущение крови и повышение вязкости.
§ Активация гемостаза, адгезия и агрегация форменных элементов (монетные столбики, сладж), образование микротромбов, изменение физико-химических свойств крови, появление в крови некоторых белков (глобулины острой фазы), понижение альбумин-глобулинового коэффициента.
§ Маргинация (краевое стояние) лейкоцитов.
§ Набухание эндотелиальных клеток.
5. Стаз способствует гиперкоагуляции и тромбозу; возможны все виды стаза.
II. Собственно экссудация
Экстравазация жидкости из-за увеличения проницаемости сосудистой стенки. Другими словами происходит:
§ Разрушение стенки сосудов при альтерации.
§ Округление эндотелиальных клеток и появление межклеточных щелей (гистамин, брадикинин).
§ Микровизикуляция эндотелия - эндоцитоз и трансцитоз компонентов плазмы.
§ Раздвигание эндотелиальных клеток лейкоцитами по типу “расстёгивание молнии”.
§ Увеличение фильтрационного давления и площади фильтрации.
Различают раннюю экссудацию, 5-30 мин. (действие биогенных аминов и ацетилхолина на посткапиллярные венулы) и позднюю экссудацию, от 1 часа до 7 суток (действие полипептидных и липидных медиаторов на венулы и капилляры). Также происходит выход форменных элементов. Отличием экссудата от транссудата является наличие более 2-3% белка.
III. Эмиграция
1. Экстравазация форменных элементов - маргинация лейкоцитов, которая объясняется
§ изменением заряда поврежденных клеток,
§ фиксацией в межэндотелиальных щелях - “ловушках”,
§ движением с током жидкости,
§ образованием мостиков,
§ влиянием медиаторов (фибронектин, компоненты системы комплемента, XII фактор, каллекреин, брадикинин).
2. Движение лейкоцитов через сосудистую стенку. Лимфоциты и моноциты проникают через эндотелиальные клетки, не повреждая их. Полиморфноядерные лейкоциты - через эндотелиальные щели.
3. Движение клеток из сосуда в очаг воспаления по градиенту хемотаксинов называется хемотаксисом, в случае если это движение без градиента и беспорядочно - хемокинез.
Способность привлекать в очаг воспаления лейкоциты называется хемоаттракцией, ею обладают хемоаттрактанты:
§ Различные цитокины.
§ Микроорганизмы и их продукты.
§ Система комплемента и др. компоненты контактной системы.
Движение лейкоцитов обеспечивается структурами цитоскелета: микрофиламетами и микротрубочками. При участии Са++ и Са-связывающего белка гельзолина, актина цитоскелета. Желатинизация актина сопряжена с сокращением элементов цитоскелета.
Виды экссудатов:
1. Серозный (на слизистой - катаральный).
2. Фибринозный (крупозный и дифтерический на слизистой ротовой полости).
3. Гнойный.
4. Гнилостный.
5. Геморрагический (из-за анаэробов).
6. Хилёзный (за счёт жира из лимфатической системы брюшной полости).
IV. Стадии и механизмы фагоцитоза. Причины незавершенного фагоцитоза. Методы фармакологической коррекции фагоцитоза.
Стадии фагоцитоза
1. Приближение (случайное и хемотаксис).
Основныее медиаторы хемотаксиса
Интерлейкин 8.
С5а.
Лейкотриен В4.
Иммунные комплексы.
Фактор адгезии тромбоцитов.
Некротаксин.
Продукты микроорганизмов.
2. Контакт, распознавание и прилипание.
В процессе распознавания большую роль играет опсонизация - это покрытие объекта фагоцитоза сыворочными факторами - опсонинами (антителами IgG, М и Е, они «метят» объекты, подлежащие элиминации).
Прилипание осуществляется посредством связи опсонинов с рецепторами фагоцитов. Завершенный фагоцитоз идет только с участием опсонинов.
При поглощениее живых микроорганизмов,последние сначала должны быть убиты. В лейкоцитах существует 2 бактерицидных механизма:
§ зависящий от кислорода;
§ независящий от кислорода.
Зависящий от кислорода бактерицидный фактор связан с образованием активных метаболитов кислорода. Продукция этих веществ начинается после контакта фагоцитов с опсонизированными бактериями. Именно в это время фагоциты, которые в обычных условиях используют энергию анаэробного гликолиза, начинают усиленно поглощать кислород, что обозначают термином респираторный взрыв.
Возникновение его обусловлено активацией цитопламатической НАДФН-оксидазы, которая катализирует одноэлектронное восстановление молекулы кислорода до супероксидного радикального аниона, «отбирая» электрон от восстановленного пиридинового нуклеотида НАДФН:
оксидаза
2О2 + НАДФН ¾¾¾® 2О2- + НАДФ+ + Н+.
Расходуемые во время «респираторного взрыва» запасы НАДФН начинают немедленно восполняться усиленным окислением глюкозы через гексозомонофосфатный шунт.
Большая часть образующихся при восстановлении О2 супероксидных анионов О2- подвергается дисмутации до Н2О2:
2О2- + 2Н+ ¾® О2 + Н2О2.
Некоторая часть молекул Н2О2 взаимодействует в присутствии железа или меди с супероксидным анионом с образованием чрезвычайно активного гидроксильного радикала ОН·:
О2- + Н2О2 ¾® ОН· + ОН- + О2.
Цитоплазматическая НАДФ·Н-оксидаза активируется в месте контакта фагоцита с микробом, а образование супероксидных анионов происходит на внешней стороне мембраны лейкоцитов, вне внутренней среды клетки. Процесс продолжается и после завершения образования фагосомы, вследствие чего внутри нее создается высокая концентрация бактерицидных радикалов. Проникающие внутрь цитоплазмы фагоцита радикалы нейтрализуются ферментами супероксиддисмутазой и каталазой.
Система образования бактерицидных метаболитов кислорода действует во всех профессиональных фагоцитах. В нейтрофилах совместно с ней действует еще одна мощная бактерицидная система – система миелопероксидазы (сходная с ней пероксидазная система имеется также у эозинофилов, но ее нет у моноцитов и макрофагов).
Миелопероксидаза - фермент, содержащийся в азурофильных гранулах нейтрофилов, катализирует реакцию между ионом галогена (обычно хлора) и перекисью водорода, что приводит к образованию хлорноватистой кислоты (гипохлоритного аниона ОС1-):
миелопероксидаза
CI- + Н2О2 ¾¾¾¾¾¾¾¾® OCI- + Н2О.
Гипохлорит оказывает выраженное бактерицидное действие сам по себе. Кроме того, он может реагировать с аммонием или аминами, образуя бактерицидные хлорамины.
Независящий от кислорода бактерицидный механизм связан с дегрануляцией - поступлением внутрь фагосомы бактерицидных веществ, которые содержатся во внутриклеточных гранулах фагоцитов.
Когда образование фагосомы завершается, к ней вплотную приближаются гранулы цитоплазмы фагоцитов. Мембрана гранул сливается с мембраной фагосомы, и содержимое гранул вливается внутрь фагосомы. Полагают, что стимулом к дегрануляции является увеличение цитозольного Са2+, концентрация которого возрастает особенно сильно вблизи фагосомы, где располагаются органеллы, накапливающие кальций.
Цитоплазматические гранулы всех облигатных фагоцитов содержат большое количество биологически активных веществ, способных убивать и переваривать микроорганизмы и другие поглощенные фагоцитами объекты. В нейтрофилах, например, имеется 3 типа гранул:
секреторные пузырьки;
первичные (азурофильные);
вторичные (специфические) гранулы.
Наиболее легко мобилизуемые секреторные пузырьки облегчают выход нейтрофилов из сосудов, их миграцию в тканях. Уничтожают и разрушают поглощенные частицы вещества азурофильных и специфических гранул. В азурофильных гранулах, помимо уже упомянутой миелопероксидазы, содержатся действующие независимо от кислорода низкомолекулярные бактерицидные пептиды дефенсины, слабое бактерицидное вещество лизоцим и множество разрушающих ферментов; в специфических гранулах лизоцим и белки, останавливающие размножение микроорганизмов, в частности, лактоферрин, связывающий необходимое для жизнедеятельности микроорганизмов железо.
На внутренней мембране специфических и азурофильных гранул находится протонный насос, который переносит водородные ионы из цитоплазмы фагоцита внутрь фагосомы. В результате рН среды в фагосоме понижается до 4-5, что вызывает гибель многих находящихся внутри фагосомы микроорганизмов. После того как микроорганизмы погибают, они разрушаются внутри фагосомы с помощью кислых гидролаз азурофильных гранул.
К числу важных бактерицидных факторов, действующих в активированных макрофагах, следует отнести и продукцию оксида азота (NO), которая осуществляется с помощью индуцибильной NO-синтазы. Фермент этот активируется g-интерфероном, фактором некроза опухолей, ИЛ-1 и другими воспалительными цитокинами. NO действует цитостатически на опухолевые клетки, бактерии, паразиты, вирусы, ингибируя активность многих ферментов, участвующих в синтезе белков и нуклеиновых кислот. Оксид азота может соединяться с О2-, образуя пероксинитрит, который распадается на цитотоксические свободные радикалы ОН· и NO-.
4. Переваривание за счёт сильных эндогенных окислителей и ферментов, таких как гидролазы, комплемент, лизоцим, аргиназа.
Рис. 10.4. Схема фагоцитоза.
Некоторые микроорганизмы (микобактерии, трипаносомы, листерии, сальмонеллы) ингибируют образование фаголизосом, и возбудители персистируют в фагоците. Они сохраняются, оказываясь при этом «отгороженными» мембраной и цитоплазмой фагоцитов от противомикробных лекарств. Последняя (4-я) стадия фагоцитоза не развивается, формируется незавершенный фагоцитоз.
Причины незавершенного фагоцитоза:
1. Дефицит белка.
2. Дефицит витаминов.
3. Наследственные ферментопатии.
4. Иммунодефициты.
5. Особенности возбудителя (его размеры значительно превышают размеры самого фагоцита).
6. Объектом фагоцитоза являются комплексы антиген-антитело, находящиеся на плоской поверхности сосудистого эндотелия.
Как следствие, раздраженные мононуклеары выделяют монокины, лимфокины, которые стимулируют хемотаксис, соседние клетки соединительной ткани и др. Активированные хемоаттрактантами фагоциты способны высвобождать содержимое своих гранул не только внутрь фагосомы, но и во внеклеточное пространство. При этом содержимое гранул и продуцируемые фагоцитами активные метаболиты кислорода воздействуют и на объект атаки, и на ткани организма хозяина. Дистантно развивается лейкоцитоз.
При затяжных воспалительных процессах (сопровождающихся незавершенным фагоцитозом) целесообразно применять
Стимуляторы иммунитета, в частности, фагоцитоза
§ путем искусственного обострения воспаления, вводя, например, искусственно получаемые эндотоксины бактерий (продигиозан);
§ через активацию лимфоцитов иммуностимуляторами (см. тему "Патология иммунитета").
Создание гипертермии (положительный эффект на активность ферментов, диссоциацию оксигемоглобина).