Прилипание лейкоцитов к эндотелию

Для развития воспаления необходимо, чтобы лейкоциты не просто скапливались в просвете сосуда, но и вступали в тес­ный контакт с эндотелием и тем самым были готовы к эмиграции за пределы сосуда в ткань, где сложилась аварийная ситуация.

В норме нейтрофилы крови сосредоточены в двух отсеках сосудистого русла. Половина их свободно циркулирует в осевом слое кровотока, а половина практически не участвует в цирку­ляции, образуя пристеночный слой, т.е. примыкая к эндoтeлию капилляров. Для моноцитов эти показатели еще больше смещены в пользу пристеночного слоя.

При воспалении число лейкоцитов в пристеночном слое мо­жет возрастать в десятки раз - развивается феномен краевого стояния лейкоцитов. Это связано с резким замедле­нием кровотока в расширенных капиллярах и венулах и с ростом приклеивающей способности лейкоцитов. Клейкость, или адгезивность наружной мембраны нейтрофила находится в прямой за­висимости от его активности. После стимуляции нейтрофилы на­чинают прочно фиксироваться на эндотелии. Только после этого они получают возможность "ползти" дальше, в ткань, откуда поступает сигнал бедствия.

Клейкость мембраны эндотелиоцитов в зоне повреждения возрастает, что делает контакт эндотелия с лейкоцитами осо­бенно прочным. Выясняется, что адгезивность эндотелия сильно меняется под влиянием продуктов, выделяемых нейтрофилом, ко­торый готовится вступить с ним в контакт. Среди продуктов - катионные белки, лейкотриены, простагландины Е, биоокислите­ли (H₂О₂, O₂^- и др.). Факторы, освобождающиеся в агрегатах тромбоцитов (тромбоксан А2, АДФ, серотонин) также могут при­дать эндотелию повышенную клейкость. Наконец, адгезивность эндотелия зависит и от его свойств. При раздражении эндотелиоциты начинают синтезировать особый гликопротеин - фибронектин. За счет него сцепление между лейкоцитами и эндотели­ем становится особенно прочным.

В месте тесного контакта лейкоцитов с эндо­телием возникают благоприятные условия для локального повы­шения концентрации медиаторов воспаления. В связи с этим проницаемость микрососудов возрастает именно в тех местах, где находятся клетки-эффекторы воспаления, готовые покинуть сосуд и перейти в ткань.

Эмиграция лейкоцитов в очаг повреждения

После прилипания лейкоцитов к эндотелию капилляров вскоре начинается их эмиграция за пределы сосуда. Этап прохождения лейкоцита через эндотелий и базальную мембрану мик­рососуда называют диапедезом (от греч. diapedesis - праскакивание).

Эмиграция зависит от вида лейкоцитов:

- Полимофноядерные лейкоциты (ПМЛ) проходят через межэндотелиальные щели. Вначале ПМЛ пропускает к месту соединения узкий отросток, с помощью которого смежные клетки - эндотелиоциты (ЭЦ) раздвигаются. Затем содержимое клетки переливается в псевдоподию, внедрившуюся в щель между ЭЦ. Гистамин и другие факторы проницаемости сокращают ЭЦ и тем самым облегчают выход ПМЛ из сосуда в ткань (Чернух А.М.).

Этот "традиционный" способ эмиграции не единствен­ный.

- Дело в том, что ПМЛ могут проникать за пределы сосуда непосредственно через тело эндотелиальной клетки. В месте контакта эндотелиоцита с нейтрофилом мембрана эндотелия раз­мягчается. В этом процессе принимают участие биоокислители (H₂О₂, O₂^- и другие), фосфолипазы, выделяемые нейтрофилом в зону тесного смыкания обеих типов клеток. В итоге это ведет к тому, что нейтрофил как-бы проваливается в цитоплазму эн­дотелиоцита. При этом эндотелиоцит не страдает. Через базальную мембрану лейкоцит проходит легко благодаря тому, что в месте контакта с ним мембрана переходит из состояния геля в состояние коллоидного раствора. После про­хождения клетки структура мембраны восстанавливается (Херли, Спектор).

- Моноциты крови покидают сосуды тем же путем, что и нейтрофилы.

- Лимфоцит же проходит через тело эндотелиоцита, будучи погружен в большую вакуоль. Все эти процессы протека­ют, главным образом, в капиллярах и посткапиллярных венулах.

В норме значительная часть нейтрофилов и моноцитов пос­тоянно покидает кровоток и переселяется в ткани. В тканях нейтрофилы живут 5-7 дней, а моноциты превращаются в макро­фаги и живут неделями и даже месяцами без замены новыми клетками. Вместо мигрировавших из костного мозга в кровь поступает такое же количество свежих лейкоцитов. Попав в ткани, лейкоциты контролируют гомеостаз. Не исключено, что они выполняют и другие функции, например переносят метаболиты из крови к паренхиме органа и обратно, тем самым участвуя в процессах обмена веществ.

Хемотаксис

При воспалении в каком-либо участке тела скорость пос­тупления лейкоцитов в поврежденную ткань значительно выше, чем в норме. Костный мозг начинает выбрасывать в кровь свои резервы. Это ведет к лейкоцитозу. При остром гнойном воспа­лении общее число лейкоцитов в крови обычно увеличивается за счет нейтрофилов и их менее зрелых форм (палочкоядерных, юных, миэлоцитов). В самом очаге воспаления срок жизни лей­коцитов, пришедших из крови, тоже сокращается. Если в норме, вышедшие в ткань лейкоциты движутся в разных направлениях, то при воспалении они активно перемещаются в строго опреде­ленном направлении - в сторону максимальной концентрации притягивающих их веществ - хематтрактантов (лат. аttractio - притяжение). Направленная миграция фагоцитов получила назва­ние хемотаксис (греч. taxis - порядок). Без хемотаксиса не было бы воспаления, так как лейкоциты - эффекторы не собира­лись бы в одном месте, а рассредоточивались бы по ткани. Благо­даря тому, что миграция клеток в очаг повреждения сфокусиро­вана в строго определенном направлении, возникает клеточный инфильтрат и серия последующих событий, связанных с его фор­мированием. Активное перемещение фагоцитов в направлении градиента хематтрактантов происходит с помощью особых ультраструктур клеток - микронитей. Они состоят из актиноподобного сократи­тельного белка и располагаются по периферии цитоплазмы фаго­цита. При возбуждении клетки микронити собираются в агрегаты (пучки). В то же время другие функции фагоцитоза после воз­действия хематтрактантов (способность распознавать объекты фагоцитоза, генерировать микробицидные факторы, секреция) не страдают.

Для возбуждения направленной миграции лейкоцитов доста­точно, чтобы концентрация хематтрактантов у фронтального, по­люса клетки обращенного в сторону вектора перемещения была хотя бы на 1% выше, чем у противоположного полюса.

Каким образом формируется градиент хематтрактантов, притягивающий лейкоциты и ведущий к развитию воспалительного инфильтрата?

Во-первых, многие компоненты плазмы, фильтрую­щиеся в ткань, обладают хемотактическими свойствами. К ним относятся вещества, которые образуются в процессе свертывания крови – калликреин, активатор плазминогена, фибринпептид В, Сза- и С5а-фракции комплемента. От иммуноглобулинов G отщепляются пептиды-лейкоагрессины с выражен­ными хемотактическими свойствами.

Во-вторых, хематтрактанты образуются при разрушении клеточных мембран. При окислении арахидоновой кислоты появляются лейкотриены В4, С4 и Д4, и дру­гие производные, резко усиливающие хемотаксис лейкоцитов в очаг.

В третьих, появившись в очаге повреждения, сами лейко­циты выделяют вещества, которые поддерживают высокий гради­ент хематтрактантов. Так лизосомальные протеазы нейтрофилов прямым путем активируют комплемент, и в ходе этой активации образуются хематтрактанты – Сза, С5а и др. Такие нейтральные протеазы как коллагеназа и эластаза разрушают волокнистые структуры соединительной ткани - коллагеновые и эластиновые нити. Продукты частичной деструкции коллагена и эластина служат хематтрактантами не только для ПМЛ, но и для моноци­тов.

- Аттракцию нейтрофилов вызывают и продукты других клеток из очага воспаления. Так, моноциты секретируют низкомолекулярный фактор с массой 400-600 дальтон. По своим свойствам он отличается от С5а.

- Лимфоциты после их стимуляции специфи­ческим антигеном или неспецифическими митогенами (лектинами - фитогемагглютинином (ФГА), конкалавалином (Con А) и др.) секретируют белки, притягивающие ПМЛ в очаг.

Важно подчеркнуть, что хематтрактанты не просто привле­кают ПМЛ в зону повреждения, но и активируют их. Последнее связано с тем, что на мембранах нейтрофилов имеются специ­альные рецепторы к хематтрктантам. Лучше всего из них изучены рецепторы к микробным хематтрактантам. Из них выделена активная фракция – формилметионилпептиды, которая вызывает мощный хемотаксис ПМЛ и моноцитов.

В очаге воспаления фагоциты в ответ на стимуляцию начи­нают выбрасывать в окружающую среду свои лизосомальные гра­нулы. Этот процесс получил название секреции. В лизосомах имеется целый набор медиаторов воспаления.

Дегрануляция свя­зана с деятельностью микротрубочек. По ним, как по рельсам, лизосомы передвигаются от центра клетки, из околоядерной зо­ны, к наружной мембране. После слияния с мембраной гранулы опорожняются в среду. При другом варианте они могут выталки­ваться из клетки целиком. Медиаторы воспаления могут выде­ляться из фагоцитов не только в ходе секреторной дегрануляции, но и при разрушении фагоцитов.

Оказавшись в очаге нейтрофилы работают не в одиночку, а в кооперации с другими типами клеток. Важную роль играют взаимодействия нейтрофилов с лимфоцитами, нейтрофилов с мо­ноцитами-макрофагами. нейтрофилов с тучными клетками. Лимфо­циты в очаге воспаления выделяют растворимые факторы, кото­рые усиливают микробицидные функции нейтрофилов, делают их более "боеспособными" в борьбе с микробами (А.Н.Маянский). Наряду с этим В-лимфоциты и плазматические клетки выделяют специфические антитела. Образующиеся комплексы антиген-анти­тело раздражают нейтрофилы и усиливают их эффекторные функ­ции в очаге воспаления. Это часто наблюдается при аллерги­ческом воспалении.

В последнем случае в очаг может мигрировать много эозинофилов. При контакте клеток-мишеней, сенсибилизированных IgE-антителами со специфическим аллергеном выделяется особый эозинофильно-хемотаксический фактор, около 500 дальтон (ECF-A). Участие эозинофилов в патогенезе воспаления не вполне ясно. Основная их функция заключается в том, что они нейтрализуют гистамин и другие медиаторы воспаления, выделя­емые различными типами клеток-эффекторов.

Фагоцитоз

После выхода из сосуда в очаг повреждения лейкоциты на­чинают фагоцитировать микробы. Явление фагоцитоза было под­робно описано еще И.И.Мечниковым в конце прошлого века. Фа­гоцитоз включает в себя несколько этапов:

а) распознавание (узнавание) фагоцитом объекта, подлежащего поглощению;

б) прикрепление объекта фагоцитоза к наружной мембране клетки и погружение его в составе отпочковавшейся вакуоли (фагосомы) внутрь цитоплазмы;

в) умерщвление микроба в фагосоме и его последующее переваривание;

г) выделение остатков от перева­ренного микроба во внеклеточную среду.

Для связывания микробов на мембране фагоцитов имеются специальные рецепторы к Fc-фрагменту иммуноглобулина и к СЗ-компоненту комплемента. Дело в том, что в ответ на попа­дание микробов в организм образуются противомикробные анти­тела IgM и IgG-класса. Они сорбируются на поверхности микро­ба. В случае сорбции IgM-антител к ним дополнительно присое­диняется СЗ-фракция комплемента. Другими словами, фагоцит связывает не микроб в "чистом виде", а комплекс "мик­роб+IgG-антитело" или "микроб+lgM-антитело+компле-мент" через указанные выше рецепторы. Таким образом, антитела выс­тупают в роли опсонинов - факторов, облегчающих фагоцитоз.

Те же механизмы работают не только при фагоцитозе мик­робов, но и других частиц (скажем, старых эритроцитов). Свойствами опсонинов обладают и продукты, образующиеся из IgG под действием протеаз. Наряду с этим опсонины могут и не быть связаны с иммуноглобулинами и комплементом. В плазме содержится особый а2-глобулин, который легко осаждается из раствора на холоде. Поэтому его назвали криопреципитирующим глобулином. Этот белок резко повышает способность фагоцитов поглощать микробы и другие частицы, чужеродные для организма.

После того как объект зафиксируется на мембране фагоци­та начинается образование фагоцитарной вакуоли, или фагосо­мы. В образовании фагосомы участвуют сократительные белки фагоцита. По свойствам они напоминают актин и миозин из мы­шечных клеток. В отличие от мышцы в фагоците актин сам по себе не активирует АТФ-азу, связанную с миозином, а может так поступать только при наличии другого белка - кофактора. Наряду с этим в цитоплазме фагоцита имеется особый белок, связывающий нити актина в пучки - актиносвязывающий белок. Актин превращается в гель, после чего в дело вступает миозин с кофактором. Миозин и кофактор в присутствии Mg²+ и АТФ сокращают гель актина, превращая его в компактные агрегаты.

Если гель, подвергающийся сокращению, прикреплен к плазматической мембране фагоцита изнутри, то против объекта фагоцитоза образуется углубление, а сам объект окружается выступами цитоплазмы - псевдоподиями, и как-бы захватывается в клешни. В фагосоме, содержащей микроб, разыгрывается серия со­бытий, которые ведут к уничтожению возбудителя и его после­дующей деструкции. Микробицидные эффекты в таких случаях связаны с деятельностью НАДФ-НАДФН-оксидазы и других фермен­тативных систем, которые участвуют в образовании H₂О₂, супероксиданиона (O₂^-), синглетного кислорода (1О₂) и других биоо­кислителей. Эти ферментативные системы включены в мембрану фагосомы. При их слабом функционировании микроб получает возможность беспрепятственно жить внутри фагоцита, а острое воспаление переходит в затяжную форму.

Внутри фагоцита вакуоль с убитым микробом должна слить­ся (конъюгировать) с лизосомой. Только в таком случае начнется переваривание объекта фагоцитоза. В самой фагосоме гидролитических ферментов не содержится. После соединения фагосомы с лизосомой образуется сложная вакуоль - фаголизосома, в которой убитые микробы подвергаются атаке со стороны лизосомальных гидролаз. В фаголизосомах полнее развертывает­ся микробицидный потенциал клетки. Поэтому в ряде случаев микробы сохраняют способность жить в фагосомах, но быстро погибают после слияния фагосомы с лизосомой.

3.3. Третьим компонентом воспалительной реакции является ПРОЛИФЕРАЦИЯ при воспалении. Она начинается уже с самого начала воспаления.

Пролиферация (prollferatio, происходит от лат. слова proles - потомство и ferre - создавать) при воспалении представляет собой местное размножение клеток, в котором принимают участие различные тканевые компоненты.

В свете современных данных о репаративных процессах в тканях пролиферация клеток при воспалении имеет строгую последовательность и в ней участвуют различные тканевые компоненты. Пролиферативные процессы протекают особенно активно после отторжения некротических масс и уничтожения болезнетворных агентов. В условиях воспаления поврежденные ткани и,особенно, клетки крови являются источниками гуморальных факторов, стимулирующих повреждение тканей. В сущности пролиферация при остром воспалении на завершающих этапах его развития сходна с заживлением раны после повреждения ткани. Если дефект включает покровную ткань, например, дерму, то динамика процесса имеет следующие особенности. В очаге воспаления находится некоторое количество фибрина. С краев раны эпидермис врастает вглубь, плотно прилегая к здоровой дерме со всех сторон благодаря фибрину. Через 1-2 недели, в зависимости от размеров дефекта, эпидермис в глубине раны образует непрерывный эпителиалтьный пласт.

Особенно с этим процессом восстанавливается и соединительная ткань благодаря пролиферации фибробластов и развитию ткани. Основным источником фибринопластов и капилляров служит подкожная ткань, которая богато снабжена капиллярами и следовательно имеет большое число перицитов, т.е. низкодифференцированных клеток. В условиях воспаления, когда образуется большое количество стимуляторов роста, происходит формирования фибробластов и капилляров, вероятно, из перицитов. Этот процесс наиболее активно проходит в глубине раны, где образуется наибольшее количество соединительных структур, которые по мере роста выполняют дно щели, выстланной эпителием, поднимая его до уровня поверхности. Эпидермис в течение долгого времени остается тонким. Рост эпителия и размножение соединительных структур регулируется многочисленными общими и местными факторами. К местным факторам относится главным образом величина кровотока и стимуляторы роста, к общим - гормоны, медиаторы и другие посредники нейроэндокринной регуляции воспалительного процесса. На исход репаративных процессов, состояние рубца, большое влияние оказывает состояние иммунобиологических механизмов.