Стадия альтерации (повреждения):

А. Первичная альтерация

Б. Вторичная альтерация

2. Стадия экссудации и эмиграции лейкоцитов

3. Стадия пролиферации и репарации:

А. Пролиферация.

Б. Завершение воспаления.

Альтерация – первое и непосредственное следствие повреждающего действия флогогенного фактора и инициальное звено механизма развития воспаления. Альтерация, как первичная, так и вторичная, представляет собой сложный комплекс изменений.   

Изменения (от лат. Alteration –изменения в очаге воспаления)

Структур

                          

 

 

 

 

Схема 3.Альтерация как компонент воспаления.

Зона первичной альтерации

Причина формирования этой зоны – флогогенный фактор, действующий на ткань.

Локализуется она в месте прямого контакта причины воспаления с тканью (эта зона – эпицентр очага воспаления).

Основные механизмы повреждения тканей в зоне первичной альтерации: расстройства энергетического обеспечения функций и пластических процессов в поврежденной ткани, изменение мембран и ферментов клеток, а также структур межклеточного вещества, нарушение трансмембранного переноса и градиента ионов, соотношения их между собой, содержания жидкости внутри и за пределами клетки, и в зоне альтерации в целом, расстройства регуляции в очаге воспаления.

В зоне первичной альтерации воспаление проявляется: нарушением функций поврежденных, но еще жизнеспособных участков ткани вне зоны некроза, некрозом избыточно поврежденных тканей, значительными физико– химическими изменениями, различными формами дистрофии.

Время начало развития выше указанных изменений колеблется в широком диапазоне и определяется особенностями флогогенного фактора, состоянием ткани или органа, подвергшегося его воздействию; реактивностью организма. Тем не менее, первые изменения выявляются сразу после воздействия причины воспаления на ткань. Они бываю разными в зависимости от силы повреждения, от вида клеток (степени зрелости).

Одни клетки гибнут, другие продолжают жить, третьи даже активируются. Последние будут играть особую роль в дальнейшем.

Вторичная альтерация. Если первичная альтерация является результатом непосредственного действия воспалительного агента, то вторичная не зависит от него и может продолжаться и тогда, когда этот агент уже не оказывает влияния (например, при лучевом воздействии).

Этиологический фактор является инициатором, пусковым механизмом процесса, а далее воспаление будет протекать по законам, свойственным ткани, органу, организму целом. Действие флогогенного агента проявляется, прежде всего, на клеточных мембранах, в том числе на лизосомах. Это имеет далеко идущие последствия. Заключенные в лизосомах ферменты реактивны. Но как только лизосомы повреждаются и ферменты выходят наружу, они активируются и усугубляют то разрушительное действие, которое оказал этиологический фактор. Некоторые клетки действительно гибнут, другие же не только продолжают жить, но и начинают вырабатывать биологически активные вещества, вовлекая в динамику воспаления иные клетки в зоне воспаления, так и вне ее.

Клетки воспаления.

Клетки воспаления: Макрофаги. Установлено, что активированные макрофаги синтезируют особое вещество, получившие название интерлейкин – 1 (ИЛ-1). Оно выделяется макрофагами в среду и распространяется по всему организму, где оно находит свои мишени, которыми являются миоциты, синовиоциты, гепатоциты, костные клетки, лимфоциты, нейроциты. По–видимому, на мембранах этих клеток имеются специфические рецепторы, благодаря которым ИЛ – 1 действует именно на них, а не на другие клетки. Действие это стимулирующее и более всего изучено применительно к гепатоцитам и лимфоцитам. Действие ИЛ – 1 универсально, т.е. срабатывает при любом инфекционном (воспалительном) заболевании, причем в самом начале, и таким образом дает сигнал указанным органам включиться в воспалительный (инфекционный) процесс. Есть основание предполагать, что характерные для ранних этапов заболевания симптомы (головная боль, боль в мышцах и суставах, сонливость, лихорадка, лейкоцитоз и увеличение содержание белка, в том числе иммуноглобулинов) объясняются именно действием ИЛ – 1. Роль макрофагов не ограничивается секрецией ИЛ – 1. В этих клетках синтезируется еще целый ряд биологически активных веществ, каждое из которых вносит свой вклад в воспаление. К ним относятся: эстеразы, протеазы и антипротеазы; лизосомальные гидролазы – коллагеназа, эластаза, лизоцим, макроглобулины; монокины – ИЛ – 1, колониестимулирующий фактор, фактор, стимулирующий рост фибробластов; антиинфекционные агенты – интерферон, трансферрин, транскобаламин; компоненты комплемента; С1, С2, С3, С4, С5, С6; дериваты арахидоновой кислоты; постогландин Е – 2, тромбаксан А- 2, лейкотриены.

Следует забывать также важнейшую функцию макрофагов – фагоцитоз.

Тучные клетки. Роль этих клеток в воспалении заключается в том, что они при повреждении выбрасывают содержащиеся в их гранулах гистамин и гепарин. А так как эти клетки в большом количестве располагаются по краям сосудов, то и действие указанных веществ проявляется, прежде всего, на сосудах (гиперемия). Макрофаги и лаброциты находятся в тканях постоянно (клетки резиденты). Другие клетки воспаления проникают в зону воспаления со стороны (клетки эмигранты). К ним относятся полиморфно – ядерные нейтрофилы, эозинофилы и лимфоциты.

Нейтрофилы. Главная функция этих клеток – фагоцитоз. Они выселяются из котного мозга в кровь, эмигрируют из сосудов и в больших количествах скапливаются в воспаленной ткани. Их активное их размножение, и фагоцитоз подвержены регулирующему влиянию биологически активных веществ (тканевых, системных, организменных). Действие их проявляется, однако, только тогда, когда на клетках имеются рецепторы, специфически реагирующие с медиатором воспаления: гистамином, адреналином, глюкокортикоидом, гаммаглобулинами и т.д. В цитоплазме нейтрофилов имеется два типа гранул: первичные азурофильные (более крупные) – обычные лизосомы, вторичные, или специфические гранулы мельче, а главное, они содержат другой набор ферментных и неферментных веществ. В первых гранулах содержатся кислые гидролазы, а кроме того, лизоцим, миелопероксидаза и катионные белки. Вторичные гранулы (специфические) содержат щелочную фосфатазу, лактоферрин и лизоцим. Все это важно для понимания участия нейтрофилов в воспаления.

Эозинофилы.

Роль эозинофилов в воспалении определяется рецепторами, расположенными на поверхности, и ферментами, находящимися внутри. На наружных мембранах имеются рецепторы для комплемента, иммунных комплексов, содержащих IgЕ, IgG. Из ферментов следует упомянуть гистаминазу и арилсульфатазу. Важную роль играет большой катионный белок, который способен нейтролизовать гепарин, повреждать личинки ряда паразитов. Миграция и активация эозинофилов происходит под влиянием комплемента (С5а и С5 – С7), пептидов тучных клеток, ПГД, веществ, продуцируемых гельминтами.  

Тромбоциты. Роль тромбоцитов (кровяных пластик) в воспалении состоит главным образом в том, что они имеют ближайшее к микроциркуляции. Наверное, это самые постоянные и самые универсальные участники воспаления. В них содержатся вещества, влияющие на рост и размножение клеток, а главное на – свертываемость крови.

Лимфоциты. Эти клетки играют роль при любом воспалении, но особенно при иммунном.

Фибробласты. Действие фибробластов проявляется в последней стадии   процесса, когда в очаге воспаления увеличивается число этих клеток, оживляется синтез в них коллагена и гликозамингликанов.

Зона вторичной альтерации.

Причины формирования зоны вторичной альтерации – влияние факторов, вторично формирующихся в зоне первичной альтерации в связи с образованием медиаторов воспаления, развитием метаболических, физико–химических и дистрофических изменений. Локализуется зона вторичной альтерации частично в месте контакта флогогенного агента с тканью (там, где сила его воздействия была максимальной), но в основном вокруг области первичной альтерации. Обычно площадь этой зоны значительно больше площади первичной. Механизмы развития зоны вторичной альтерации: включают расстройства местной нервной регуляции, нарушение высвобождения нейромедиаторов (норадреналина, ацетилхолина и д р), симпатической и парасимпатической систем в очаге воспаления и стадийные изменения чувствительности тканей к ним в этом очаге, расстройства аксонного транспорта трофических и пластических факторов (углеводов, липидов белков, адениннуклеотидов, нуклеиновых кислот, БАВ, ионов и других агентов) от тел нейронов к соматическим клеткам, реализацию эффектов БАВ, поступающих из зоны первичной альтерации, а также образующихся за пределами очага воспаления. В совокупности названные выше изменения обусловливают расстройства обмена веществ, значительные физико–химические сдвиги в зоне вторичной альтерации, развитие различных видов дистрофий и даже некроза.

Проявления воспаления в зоне вторичной альтерации: изменения структуры клеток и межклеточного вещества тканей, обычно обратимыми (например, признаки повреждения клеток, архитектуры ткани и др.), расстройства метаболизма (выражается различными отклонениями в обмене веществ и развитии), умеренные отклонения физико–химических параметров (например, рН, осмолярности жидкостей, температуры тканей, трансмембранного распределения ионов), обратимые изменения функции тканей и органов.

Время начала формирования изменений в зоне вторичной альтерации несколько позже (на секунду/минуты), чем формирование зоны первичной альтерации.

Интенсивность формирования различных зон альтерации, выраженность изменений в них и соотношение их размеров существенно различаются и в каждом конкретном случае зависят от причины воспаления, структурных и функциональных особенностей тканей или органа, в котором развивается воспаление, от реактивности организма и других условий.

Структурные изменения.

Причины изменения структуры клеток и других гистологических элементов в очаге воспаления в течение первых минут после повреждения – есть результат прямого действия флогогенного агента. На более поздних этапах дополнительно к прямому эффекту флогогена присоединяется влияние вторичных факторов метаболических, физико–химических, микроциркуляторных и регуляторных расстройств

Основные механизмы морфологических изменений в очаге воспаления: нарушение энергетического обеспечения клеток, повреждение их мембран и ферментов, дисбаланс ионов и воды, нарушения местных (клеточных и органных) механизмов регуляции.

Проявления изменений в тканях весьма разнообразны: от минимальных структурных отклонений до деструкции и некроза ткани. Структурные изменения происходят как в тканях, так и в строме тканей и органов. Существенную роль в потенцировании повреждения клеточных и неклеточных структур играют высвобождающихся из лизосом и активирующиеся в очаге воспаления гидролазы: протеазы, липазы, фосфолипазы, эстеразы, коллагеназы и другие ферменты. Источником является как клетки самой поврежденной ткани, так и находящиеся в ней лейкоциты, а при септическом воспалении – и микроорганизмы. Для клеток при воспалительной альтерации характерны изменения в их цитозоле, а также – повреждение плазмолеммы имембран органелл (митохондрий, лизосом, эндоплазматической сети, комплекса Гольджи и д р). В связи с этим меняется их форма, число, а также функции органелл и клетки в целом.

Изменения обмена веществ.

В очаге воспаления наблюдается закономерные фазные изменения метаболизма.

Их причины - действие флогогенного фактора и вторичные расстройства в ткани, выражающиеся в перестройке местных механизмов нервной и гуморальной регуляции, микроциркуляции, в формировании физико– химических сдвигов. В первоначальном этапе воспаление в ткани (не только зоны первичной, но и вторичной альтерации) преобладают реакции катаболизма, затем при развитии артериальной гиперемии и активации процессов пролиферации, как правило, доминируют анаболические реакции.

Углеводный обмен.

В очаге воспаления метаболизм углеводов претерпевает характерные изменения, выражающиеся в преобладании гликолиза и развитии ацидоза.

Нарушение углеводного обмена проявляется в очаге воспаления увеличением поглощения тканью кислорода при одновременном снижении эффективности окисления глюкозы в процессе тканевого дыхания; активацией гликогенолиза и глюкозы; уменьшением содержания АТФ в ткани; накоплением избытка лактата и пирувата. Образовавшиеся в процессе гликолиза АТФ, хотя и в недостаточной мере, тем не менее, поддерживают энергозависимые процессы в клетках, особенно транспорта ионов и сокращения мышц, сохранения жизнедеятельности гистологических элементов в очаге воспаления. Активация гликолиза сопровождается накоплением в клетках и во внеклеточной жидкости избытка промежуточных продуктов этого процесса, в том числе пировиноградной, молочной, янтарной, a кетоглютаровой и других кислот, что ведет к формированию метаболического ацидоза.

Липидный обмен.  

Обмен липидов в очаге воспаления характеризуется доминированием липолиза над реакциями их синтеза.

Причина этого – прямое повреждение ткани флогогенным агентом, что приводит к ферментативной и неферментативной деструкции мембранных фосфолипидов, ЛП, гликолипидов и других липидсодержащих соединений с высвобождением из них ВЖК, свободных липидов и образованием кетокислот. Основной механизм липолиза в очаге воспаления – интенсификация гидролиза липидов и их комплексов с другими веществами в результате повышенного высвобождения липаз и фосфолипаз из поврежденных клеток, а также из лейкоцитов, в большом количестве накапливающих в очаге воспаления, так же значительно повышается их активность, оптимум каталитической активности большинства липаз и фосфолипаз наблюдается в кислой среде (в очаге воспаления, как известно, быстро развивается метаболический ацидоз). Деструкция липидов в очаге воспаления интенсифицируется в большой мере за счет чрезмерной активности СПОЛ. Это связано со снижением активности антиоксидантных ферментов (глютатионпероксидаз, каталазы ид р.), увеличением содержания прооксидантных агентов (катехоламинов, гистамина, серотонина; ионов железа, высвобождающихся при разрушении миоглобина, Нb, кининов и д р.), а также с повышением содержания субстратов перекисного окисления липидов, главным образом полиненасыщенных ВЖК (арахидоновой, линоленовой и др.). Активация липопероксидации сопровождается образованием и накоплением избытка неметаболизируемых соединений (в основном гидроперекисей липидов), обладающих выраженным разрушающим эффектом в отношении органических соединений. Проявляется расстройствами липидного обмена, активацией липолиза, накоплением избытка его продуктов, торможением реакций синтеза липидов, активацией перекисного окисления липидов, накоплением их перекисей и гидроперекисей в очаге воспаления. Активация лизосомальных, а также мембраносвязывающих липаз и фосфолипаз приводит к отщеплению от липидов ВЖК и их накоплению. Избыток ВЖК оказывает в митохондриях клеток очага воспаления разобщающий эффект, что снижает эффективность тканевого дыхания.

Детергентное (разрушающее) действие ВЖК на клеточные мембраны сопровождается также образованием каналов проницаемости в мембраны и нерегулируемых транспортом по ним ионов, молекул органических и неорганических соединений, как в клетку, так и из нее. Это завершается, как правило, гибелью клетки. Накопление избытка токсинов кетокислот является результатом нарушения окисления ВЖК в очаге воспаления. Эти кетокислоты обусловливают дополнительную альтерацию тканей. Указанные выше факторы повреждают не только ткани организма, но и флогогенный фактор, если в его состав входят липиды. ВЖК остаются одним из основных энергоемких субстратов биологического окисления. Важно также, что в ходе метаболизма арахидоновой кислоты образуются ПГ и лейкотриены, обладающие регуляторными эффектами.

Белковый обмен.

Обмен белков при воспалении характеризуется преобладанием протеолиза над процессами протеосинтеза. Причины доминирования реакций протеолиза: прямое патогенное действие флогогенного агента, в том числе протеолитическое, массированное выделение из поврежденных паренхиматозных клеток, а также из лейкоцитов протеолитических ферментов.

Их активность значительна, так как каталитический оптимум большинства протеаз находится в кислом диапазоне рН (в очаге воспаления – метаболический ацидоз);

Активация свободнорадикальных и перекисных реакций, сопровождающаяся деструкцией ЛП и высвобождением из них белковых соединений, которые разрушаются и/или денатурируются.

Расстройство белкового обмена проявляется накоплением продуктов деструкции и денатурации протеинов, торможением протеосинтеза и нередко образованием аутоантигенов.

Обмен ионов и воды.

Для ионов характерны их трансмембранный дисбаланс, увеличение внутриклеточного содержания Nа и Са и внеклеточного содержания К и Мg, а также гипергидратации клеток и отек ткани в очаге воспаления.

Причинами считают прямое повреждающее действие флогогенного агента на мембраны клеток, нарушение энергетического обеспечения селективного переноса катионов, расстройство работы ионообменных механизмов (Н – Са, Nа -, Н -К), снижение кинетической активности катион – зависимых мембранных АТФаз (Na -, К – АТФазы, Са -, Мg -АТФазы), нарушения физико – химического состояния и микроструктуры клеточных мембран. В совокупности эти изменения сопровождаются потерей клетками К, Мg, ряда микроэлементов и увеличением их концентрации на внешней поверхности клеточной мембраны. Одновременно с этим повышается внутриклеточное содержание Na и Са, а также воды.

Основные последствия дисбаланса ионов и жидкости в очаге воспаления: значительное увеличение осмотического давления внутри клеток, набухание их и органелл, перерастяжение и разрыв мембран и в конце гибель клеток, расстройства формирования МП и ПД, стойкая деполяризация мембран возбудимых клеток (в особенности кардиомиоцитов), сочетающаяся со снижением их функций и болевой чувствительности в центре очага воспаления (в зоне первичной альтерации). Названные выше механизмы дисбаланса ионов и воды в очаге воспаления действуют не только на клетки организма, но и на флогогенный фактор, что может привести и к его повреждению. Расстройства обмена веществ сопровождается существенными и закономерными физико– химическими сдвигами в очаге воспаления.