Острофазовые реактанты (офр)

· Острофазовый ответ определяется как последовательность процессов, инициируемых в месте повреждения за счет продукции растворимых медиаторов, приводящих к мобилизации метаболического ответа целостного организма

· Одним из проявлений такого метаболического ответа является изменение биосинтеза ряда белков, получивших название острофазовых реактантов (ОФР).

· Основным продуцентом острофазовых реактантов является печень, которая быстро вовлекается в реакцию и отвечает резкими изменениями транспорта ионов и метаболитов, активацией основных метаболических путей и продукцией ОФР.

· Главными (первичными) индукторами экспрессии генов ОФР служат цитокины. Одни из них (ИЛ-1, ФНОα) стимулируют продукцию молекул ОФР т.н. первого типа (группы ОФР I и V). Другие цитокины (ИЛ-6, ИЛ-11) стимулируют продукцию молекул ОФР второго типа (группы II, III, IV, VI и VII).

· ОФР второго типа, как и их индукторы (ИЛ-6) действуют синергично с ИЛ-1 и ФНОα в отношении стимуляции ОФР первого типа. В свою очередь ИЛ-1, ФНОα и ОФР первого типа не являются синергистами ИЛ-6 в индукции ОФР второго типа, а наоборот, подавляют их продукцию.

· Снижение индукторной активности цитокинов для ОФР обеспечивают инсулин и (в меньшей степени) ростовые факторы (фибробластов и гепатоцитов). Глюкокортикоиды способны модулировать действие цитокинов, проявляя синергизм с ИЛ-1 в индукции ОФР первого типа.

· По своим функциональным свойствам, направленности и выраженности изменений продукции, ОФР подразделяются на несколько групп.

ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ ОСТРОФАЗОВЫХ РЕАКТАНТОВ

И ИХ БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ

Наименование ОФР	Биологическая активность
I. Белки системы комплемента
Ø C2, С3, С4, С5, С9, фактор В, С1-ингибитор, С4 bp	Модулируют активность системы комплемента в зависимости от преобладания его активируемых компонентов, или ингибиторов.
II. Гемокоагулирующие белки
Ø Фибриноген Ø Фактор Вилленбранда	Первый фактор свертывания крови. Обеспечивает гемокоагуляцию и сосудистые реакции Обеспечивает нормальную адгезию тромбоцитов.
III. Ингибиторы протеиназ
Ø α1-антитрипсин Ø α1-антихимотрипсин Ø α2-макроглобулин Ø ингибиторы активаторов плазминогена	Главный ингибитор сериновых протеаз. Подавляет активность химотрипсина, калликреина, ренина, плазмина, урокиназы, коллагеназы, катепсина D и эластазы.   Ингибитор эндопептидаз и фибринолиза.   Антиоксидант Ингибитор тканевых активаторов плазминогена и урокиназы.
IV. Белки, связывающие металлы
Ø Гаптоглобины: 1-1;2-1; 2-2 Ø Гемопексин(цитохромофилин) Ø Церулоплазмин Ø Супероксиддисмутаза(СОД)	Связывают свободный гемоглобин и способствуют его реутилизации. Антиоксиданты Связывает гем и способствует его реутилизации. Антиоксидант Транспорт меди и цинка. Регулятор обмена меди в печени. Антиоксидант. «Мусорщик» супероксид-анион-радикала. Тормозит адгезию нейтрофилов к эндотелию Медьсодержащий фермент, инактивирующий супероксидный анион-радикал
V. Большие* острофазовые реактанты
Ø С-реактивный белок(СРБ)	Усиливает активность ЕК. Активирует тромбоциты. Участвует в регуляции иммунных процессов. Связывает хроматин, полиэлектролиты, РНК, ДНК, гистоны, другие продукты деградации клеток и внеклеточного матрикса. Обеспечивает их элиминацию, предотвращая токсическое действие и развитие аутоиммунных реакций
Ø Сывороточный амилоид А(SAA)	Структурно родственен СРБ. Подавляет кислородный взрыв нейтрофилов. Ослабляет индуцированную ИЛ-1 и ФНОα лихорадку. Связывает жировые продукты тканевой деструкции и способствует их выведению
VI. Негативные** белки
Ø Альбумин	Обеспечивает онкотическое давление плазмы. Транспортная функция (билирубин, жирные кислоты, альдостерон, триптофан, гем, кальций)
Ø Трансферрин	Транспортер железа. Прооксидант
Ø Апо А-липопротеин Ø Ретинол-связывающий белок (трансретин)	Транспортер холестерина, его эфиров и фосфолипидов. Дренажная функция в отношении холестерина тканей   Транспортер ретинола. Комплексируется с преальбумином
VII. Прочие белки
Ø α1 – кислый гликопротеин(орозомукоид)   Ø ЛПС-связывающий белок Ø маннозосвязывающий белок	Ингибирует агрегацию тромбоцитов (in vitro). Подавляет иммунореактивность. Ингибитор протеаз. Антиоксидант. Мощный опсонин бактерий, облегчающий их фагоцитоз. Активатор системы комплемента. Связывает эндотоксины грам-отрицательных бактерий, способствуя их нейтрализации и выведению Имеет сходную конфигурацию с С1q и также относится к семейству коллектинов. Связывается с остатками маннозы, фукозы, глюкозамина и обеспечивает образование С3-конвертазы классического пути активации комплемента

* «Большие» ОФР получили такое название в связи с тем, что их концентрация при воспалении может повышаться в 1000 и более раз по сравнению с нормальным уровнем.

** «Негативные» белки названы так потому, что в отличие от других ОФР их концентрация во время острофазового ответа не повышается, а снижается.

ОСТРОФАЗОВЫЕ РЕАКТАНТЫ. РОЛЬ В РАЗВИТИИ ВОСПАЛЕНИЯ

Биологическая активность белков острой фазы распространяется на различные стороны воспалительного процесса.

Острофазовые реактанты:

· Регулируют гемостаз и антигемостаз (факторы коагуляции и антикоагулянты).

· Оказывают бактерицидный эффект (комплемент, лактоферрин) и способствуют элиминации патогенов за счет активации иммунных механизмов и факторов неспецифической защиты. При этом СРБ и маннозосвязывающий белок выступают как своеобразные «протоантитела», т.е. как гуморальный механизм врожденного иммунитета. Будучи неспецифическим, этот механизм обладает некоторыми преимуществами перед механизмами адаптипного иммунитета и, прежде всего, быстротой развития.

· Ограничивая поступление железа и цинка в ткани (гаптоглобин, лактоферрин, трансферрин, церулоплазмин), ОФР повышают антиинфекционную резистентность организма. Гипоферремия и гипоцинкемия, которые формируются при ответе острой фазы – лимитируют доступность этих микроэлементов для бактерий, для которых они служат ростовыми факторами.

· Проявляя антиоксидантные свойства, ОФР (церулоплазмин, SAA, СРБ, гаптоглобин, α₂ - макроглобулин, церулоплазмин) предупреждают негативные последствия избыточной активации свободнорадикального окисления для собственных тканей. Ингибируя протеазы (α₁ - антитрипсин, α₁ - антихимотрипсин), ОФР ограничивают протеолитическую активность лизосомальных ферментов, защищая белки от химической деградации (снижение уровней антипротеазных белков при септическом шоке или остром панкреатите – плохой прогностический признак).

· Таким образом, основные функции ОФР способствуют разрушению микроорганизмов, ограничению избыточности воспаления и его альтерирующего действия в отношении собственных тканей, элиминации микроорганизмов и продуктов тканевой деструкции, предупреждению развития аутоинтоксикации и аутоиммунных реакций.

Лабораторный практикум

Задание 1. Сосудистая реакция при воспалении брыжейки кишечника лягушки

(Опыт Конгейма)

Необходимые животные и оборудование на 1 рабочее место:

1. Лягушка.

2. Резиновая пластинка с отверстиями.

3. Микроскоп (ок. 10, об. 8).

4. Препаровалъная игла.

5. Глазной пинцет.

6. Ножницы.

7. Булавки - 6 шт.

8. 0,7% раствор хлористого натрия - 10 мл.

9. Вата - 5 г.

Ход исследования:

Обездвиженную лягушку помещают на резиновую пластинку животом вниз. С правой стороны вскрывают брюшную полость и извлекают брыжейку тонкого кишечника. Брыжейку веерообразно расправляют над отверстием в резиновой пластинке и фиксируют булавками за кишечник, как показано на рис. 24. Во избежание нарушения кровообращения в сосудах брыжейки петля кишечника не должна быть перекручена и сильно растянута. Подготовленный препарат помещают на столик микроскопа и рассматривают. Просмотрев бегло весь препарат, выбирают для детального наблюдения участок брыжейки с разветвленной сетью мелких сосудов. Вследствие травмы (извлечение кишечника и расправление брыжейки) и нахождения кишечника в необычных условиях (воздушная среда) через 5 - 10 минут в брыжейке развивается острое воспаление.

В первый момент воспаления возникает сужение сосудов (остается незамеченным), в дальнейшем происходит расширение их. Ток крови ускоряется. В сосудах можно различить широкий осевой слой (форменные элементы крови) и узкий краевой (плазматический). Ускорение кровотока в последующем сменяется замедлением. Местами в артериях можно наблюдать маятникообразное движение крови. В этот период лейкоциты начинают принимать краевое стояние и прилипают к внутренней стенке сосудов (стадия краевого стояния лейкоцитов). Далее лейкоциты начинают терять округлую форму, проникают в толщу стенки и постепенно мигрируют за ее пределы в ткань.

Наблюдение проводится в течение длительного времени - 1 - 2 часа. Зарисовывают краевое стояние лейкоцитов.

Задание 2. Сосудистая реакция и эмиграция лейкоцитов при развитии острого воспаления мочевого пузыря лягушки

Необходимые животные и оборудование на 1 рабочее место:

1. Лягушка та же, что и в предыдущем опыте.

2. Оборудование то же.

Дополнительно:

1. Канюля с резиновой трубкой и стеклянным наконечником.

2. Покровное стекло.

3. Спирт - 5 мл.

 

Ход исследования:

Опыт ставят на лягушке, использованной в предыдущем эксперименте. В задний проход лягушки вставляют стеклянную канюлю с резиновой трубкой, через которую мочевой пузырь слегка раздувают. Мочевой пузырь извлекают из брюшной полости через боковой разрез, прикрывают покровным стеклом и рассматривают под микроскопом (рис. 29).

В стенке мочевого пузыря под влиянием атмосферного воздуха развивается воспаление, при котором особенно рельефно выступают явления краевого стояния и эмиграции лейкоцитов.

Зарисовывают краевое стояние лейкоцитов и рассматривают механизм развития сосудистых изменений при воспалении.

 

Задание 3. Определение протеолитической активности ферментов гноя

Необходимое оборудование на 1 рабочее место:

1. Отстой гноя (№ 1)- 5 мл.

2. Штатив с пробирками (6 шт.).

3. 1% раствор казеина - 6 мл.

4. Реактив на белок (смесь 5 мл ледяной уксусной кислоты, 45 мл 96⁰ спирта с 50 мл дистиллированной воды) - 2,0 мл.

5. Пипетка объемом 1,0 мл.

6. Глазная пипетка - 2 шт.

7. Термостат.

Ход исследования:

В 6 пробирок (диаметр 0,5 - 0,7 мм) наливают по 1 мл раствора белка (казеина) и во все пробирки, кроме первой, добавляют отстой гноя (№ 1) в возрастающем количестве (2 - 4 - 6 - 8 и 10 капель). Содержимое пробирок встряхивают и помещают в термостат на 30 минут при температуре 37⁰С. По истечении этого срока пробирки извлекают из термостата и добавляют по 2 капли реактива на белок.

Реактив на белок, взаимодействуя с казеином, дает мутное кольцо или хлопья. При наличии в гное протеолитических ферментов произойдет расщепление белка, и кольцо не будет образовано или будет слабо выражено.

Полученные результаты заносят в таблицу 10.

 

Таблица 10

Раствор казеина в мл
Гной № 1 в каплях	-
Реактив на белок	+	+	+	+	+	+
Появление кольца

 

Оценка реакции производится знаком +; ++; +++, в зависимости от величины кольца (или интенсивности появления хлопьев). Знаком - обозначается отсутствие кольца или хлопьев.

 

Задание 4. Определение амилолитической активности ферментов гноя

Необходимое оборудование на 1 рабочее место:

1. Отстой гноя (№ 2) - 5,0 мл.

2. Штатив с пробирками (6 шт.).

3. 1% раствор крахмала - 6,0 мл.

4. Реактив на крахмал - раствор Люголя (1 часть йода, 2 части йодида калия и 17 частей воды) - 2,0 мл.

5. Пипетка объемом 1,О мл.

б. Глазная пипетка (2 шт.).

7. Термостат.

Ход исследования:

В 6 пробирок наливают по 1 мл раствора крахмала во все пробирки, кроме первой, добавляют отстой гноя (М~ 2) в возрастающем количестве (2 - 4 - б - 8 - 10 капель). Содержимое пробирок встряхивают и помещают, в термостат на 30 минут при температуре 37⁰ С. После извлечения пробирок из термостата в каждую добавляют по 1 капле реактива на крахмал (раствор Люголя). различной окраске содержимого пробирок отмечают результаты переваривания крахмала амилолитическими ферментами гноя. Результаты исследования заносят в таблицу 11.

Таблица

№ пробирок
Раствор крахмала в мл
Гной № 2 в каплях	-
Раствор Люголя	+	+	+	+	+	+
Цвет

Задание 5. Определение кислотности (рН) в гнойном экссудате и в лизате из здоровой мышцы

Необходимое оборудование на 1 рабочее место:

1. Отстой гноя (№ 3).

2. Лизат из здоровой мышцы (№ 4).

3. Предметное стекло

4. Универсальный индикатор (1% спиртовой раствор паранитрофенола).

5. Глазная пипетка (3 шт.).

 

Ход исследования:

На один конец лакмусовой бумаги наносят каплю отстоя гноя (№ 3), на другой - лизат мышечной ткани (№ 4). Сравнивают цвет с эталоном.

Рассматривают механизм развития кислой реакции в воспаленной ткани.

 

Контрольные вопросы:

1. Определение понятия "воспаление", причины воспаления, классификация. Местные признаки воспаления. Представление об изначально защитной сущности воспаления как типового патологического процесса. Особенности воспалительной реакции (саморазвитие, множественность "участников", цепной и каскадный характер вовлечения гуморальных и клеточных механизмов), значимость ингибиторов, удерживающих меру реакции в рамках ее физиологического защитного значения.

2. Основные стадии развития воспалительной реакции. Первичная и вторичная альтерация. Изменения обмена веществ при воспалении, физико-химические изменения в очаге воспаления.

3. Клеточно-молекулярные механизмы воспаления: полиморфно-ядерные лейкоциты и клетки моноцитарно-макрофагальной системы; молекулы адгезии (основные группы); провоспалительные и противовоспалительные цитокины; эйкозоноиды и ФАТ; система комплемента (классический и альтернативный пути активации), роль протеаз в активации системы комплемента, понятие об анафилотоксинах; биогенные амины; роль фактора Хагемана в кининогенезе, фибринолизе и активации системы комплемента. Оксид азота. Представление об острофазовых реактантах (ОФР), основные группы ОФР, их роль в развитии воспаления.

4. Нарушение микроциркуляции в очаге воспаления. Механизмы формирования артериальной гиперемии. Особенности линейного кровотока при артериальной гиперемии в очаге воспаления. Факторы, определяющие переход артериальной гиперемии в венозную при воспалении.

5. Адгезия лейкоцитов. Сосудистые и лейкоцитарные факторы, участвующие в адгезии. Роль селектинов, интегринов, иммуноглобулинподобных молекул в реализации начальных и конечных этапов адгезии и в приобретении лейкоцитами локомоторного фенотипа. Инвазия лейкоцитами сосудистой стенки, механизмы инвазии.

6. Хемотаксис лейкоцитов, механизм, значение в формировании воспалительного инфильтрата.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Адо А. Д., Петров И. Р. Патологическая физиология (учебник). М., 1957, стр. 176 - 188.

2. Мечников И. И. Лекции по сравнительной патологии воспаления. М., 1947.

3. Методические рекомендации к практическим занятиям по патологической физиологии. Под редакцией Е.П.Кожевниковой. Оренбург, 1980.

4. Учебник - Патологическая физиология. Под редакцией А.Д. Адо, В.В.Новицкого. Томск. Изд-во Томского ун-та, 1994.

5. Патофизиология (курс лекций). Под ред. проф. И.Ф.Литвицкого. М. “Медицина”, 1996.