Иммунологические нарушения при экстремальных состояниях

 

Под влиянием экстремальных факторов (чрезмерные физиче­ские нагрузки, обширные хирургические вмешательства, гипо­ксия, ожоги и интоксикации) развивается комплекс реакций, имеющих неспецифический (стрессовый) и специфический, за­висящий от природы действующего фактора характер. Разрабо­таны определенные принципы лечения и компенсации послед­ствий воздействия таких факторов с целью поддержания посто­янства внутренней среды организма и сохранения жизнеспособ­ности. Эти достижения заслуженно разделяет реаниматология. Однако развитие познания открыло целую область, практи­чески неизвестную клинической медицине. Это касается зако­номерностей функционирования иммунной системы и иммуните­та как проявления данной функции. Современная реаниматоло­гия заслуженно гордится успехами в выведении из состояния клинической смерти, поддержании гемодинамики, функции внешнего дыхания, контролировании состояния ЦНС. Прихо­дится с сожалением признать, что часто после реанимационных мероприятий, когда кажется, что все опасности позади, с угро­жающей быстротой нарастают инфекционно-септические ослож­нения, являющиеся следствием непоправимых нарушений в си­стеме иммунитета. Принято считать, что чувствительность к ги­поксии в наибольшей степени выражена в клетках головного мозга. Однако лимфоцит — основной участник иммунных реак­ций — в силу своей структуры (2—3 митохондрии, слабо разви­тый эндоплазматический ретикулум, крайне малое количество цитоплазмы) также сильно страдает при гипоксии и других воздействиях антиметаболического характера. В патологии хо­рошо известен факт, что инволюция лимфоидной ткани является постоянным спутником многих критических состояний. С. С. Ba­ker и соавт. (1985), изучившие в 437 случаях причины смерти в результате множественных травм после автомобильной ката­строфы, установили, что у 78% погибших спустя 7 сут после травмы причиной смерти был сепсис.

Понимание смысла происходящих событий выходит за рамки теоретического вывода о снижении иммунного ответа и увеличе­нии степени иммунологического риска. С практической точки зрения важно разграничивать такие события, как иммунная не­достаточность и иммунодепрессия, — два разных состояния, тре­бующих специальной диагностики и лечения. Разрабатывая тактику терапии, следует учитывать этот динамический процесс в иммунной системе.

Иммунитет и стресс. Вилочковая железа, костный мозг, се­лезенка и лимфатические узлы одними из первых реагируют на возникновение состояния стресса у человека и эксперименталь­ных животных. Уменьшается масса органов, резко снижается количество клеток. При гистологическом исследовании можно видеть гибель отдельных клеток. В связи с этим возникает во­прос о физиологической сущности и адаптационной значимости данной системной реакции, так как лимфоидным клеткам при­надлежит исключительная роль в процессах иммунитета и под­держания клеточного гомеостаза — двух важнейших звеньев многообразия процессов, необходимых для активного сохране­ния нормальной и притом специфической структуры организма.

Изменения иммунологической реактивности, возникающие при стрессе, привлекают внимание исследователей относительно давно. Исследования проводились как при различного рода стрессовых воздействиях, так и при моделировании стресса вве­дением кортикостероидов или AKTF. [Зимин Ю. И., 1979; Ro­gers М. F. et al., 1979; Schindier В. А., 1975]. Основным выво­дом данных работ является то, что стресс угнетает иммунный ответ и увеличивает подверженность организма определенным заболеваниям, особенно тем из них, возникновение которых тесно связано с нарушением иммунологических механизмов за­щиты, — инфекциям, злокачественным опухолям, аутоиммунным заболеваниям.

Различные по своей природе стрессовые факторы (травма, кровопотеря, ожоги, инфекции, яды), одинаковым образом дей­ствуют через нервные и гуморальные пути на гипоталамус, сти­мулируя высвобождение химического медиатора — АКТГ-рилизинг-фактора. В результате концентрация АКТГ в крови увели­чивается. Возрастание секреции АКТГ вызывает повышение гор­мональной активности коры надпочечников и уровня кортико­стероидов в сыворотке и тканевой жидкости [Selye H., 1960]. Одной из основных функций АКТГ является стимуляция коры надпочечников. На первом этапе происходит быстрый выброс стероидных гормонов, а на втором — увеличивается скорость их синтеза и секреции. Стресс — неспецифическая реакция и пред­ставляет собой генерализованную реакцию организма, мало за­висящую от качественных свойств воздействия.

Рассмотрим закономерности изменения иммунной системы при стрессе на примере операционной травмы.

К настоящему времени накопилось определенное число ра­бот, отмечающих связь между операционным воздействием и последующим снижением резистентности к инфекции, потенциацией роста опухолей и выраженностью метастазирования. Од­ним из ведущих факторов снижения противоопухолевой и ин­фекционной резистентности является послеоперационная супрес­сия системы иммунитета. Исходя из того, что главное место в эффекторной функции иммунитета принадлежит системе кле­точных механизмов иммунного надзора, мы изучали количест­венные изменения Т- и В-лимфоцитов, их функциональных свойств. Особое внимание уделено системе естественной проти­воопухолевой устойчивости организма — нормальным киллерам (НК) и антителозависимой клеточной цитотоксичности (АЗКД), осуществляемой К-клетками [Зимин Ю. И. и др., 1985].

В группу клинического обследования вошли соматически здо­ровые пациенты хирургического отделения 18—42 лет, опериро­ванные в плановом порядке. В качестве контроля изучены показатели иммунитета у здоровых доноров соответствующего возраста.

В течение 1 сут после операции в циркулирующей крови отмечены уменьшение общего количества лимфоцитов и увеличение содержания нейтрофильных гранулоцитов. Снижение чис­ла лимфоцитов происходило главным образом за счет Т-клеток. Пропорция (но не абсолютное их количество) В-клеток при этом возрастала. Показатели крови нормализовались, как правило, в течение 3—6 сут после операции, если, естественно, по­слеоперационный период протекал без осложнений (рис. 9.4).

Рис. 9.4. Влияние плазмафереза в объеме 2100 мл на митогенную реактивность лимфоцитов у больного сеп­сисом.

I _ до плазмафереза, II — после него. По оси абсцисс — доза конканавалина-А (КонА) при культивировании лимфо­цитов (мкг/мл), по оси орди­нат — включение ³Н-тимидина, имп/мин <Х10⁶).

Рис. 9.5. Изменение содер­жания лимфоцитов в крови при хирургическом вмеша­тельстве.

I — Т-лимфоциты; II — В-лимфоциты. По оси ординат — кон­центрация клеток (в процен­тах к исходной), по оси абс­цисс — время после операции (сутки).

 

Результаты исследования влияния хирургической травмы на способность лимфоцитов периферической крови претерпевать морфологическую трансформацию и пролиферацию в ответ на митогенный стимул представлены на рис. 9.5. Почти во всех случаях операция сопровождалась значительным и продолжи­тельным снижением синтеза ДНК при культивировании лимфо­цитов с фитогемагглютинином (ФГА). На 7—8-е сутки пос­ле оперативного вмешательства способность лимфоцитов трансформироваться в бласты восстанавливалась. Интенсив­ность синтеза ДНК оценивалась по включению в клетки ³Н-тимидина.

Динамика активности К- и НК-клеток довольно близко сов­падала. Сразу после окончания операции отмечено снижение цитолитической активности киллеров против клеток-мишеней, каковыми были эритроциты барана или клетки линии К-562. Через 72 ч депрессия активности системы естественной цитоток­сичности достигала 50% по отношению к контролю. Как пра­вило, у обследуемых на 6—8-е сутки послеоперационного перио­да наблюдалось восстанбвление показателей активности К- и НК-клеток. Лишь у 2 пациентов 40 и 42 лет период восстанов­ления не закончился на 14-е сутки (рис. 9.6, 9.7).

Для оценки функции К-клеток в реакции АЗКЦ в качестве эффекторов применяли мононуклеарные клетки периферической крови в виде взвеси. В качестве клеток-мишеней использовали эритроциты барана, обработанные гипериммунной антисыворот­кой кролика. Клетки-эффекторы смешивали с клетками-мишеня­ми в соотношении 5:1. При исследовании НК были использо­ваны также мононуклеарные клетки, выделенные из крови. Мишенями для НК служили клетки лейкоза человека К562, поддерживаемые in vitro и меченные радиоактивным хромом (⁵¹Cr). Интенсивность гибели клеток-мишеней оценивали по вы­ходу ⁵¹Cr в инкубационную среду.

Рис. 9.6. Митогеннйй ответ культуры лимфоцитов на ФГА при хирургическом вмешательстве.

По оси ординат — включение ³Н-тимидина, индивидуальные показатели (нмп/мин); по ос» абсцисс — время после опера­ции (сутки).

Рис. 9.7. Цитотоксическая активность К-клеток при хирургическом вмешатель­стве (М±20).

По оси ординат—активность. К-клеток (в процентах к ис­ходному уровню), по оси абс­цисс — время после операции (сутки).

 

Рис. 9.8. Цитотоксическая активность НК-клеток при хирургическом вмешатель­стве (М+2о).

По оси ординат — цитолитическая активность (в процен­тах к исходному уровню); по оси абсцисс — время после опе­рации (сутки).

 

Механизм депрессии активности системы иммунитета при операционном стрессе может быть связан с рядом моментов: иммуносупрессией за счет гиперсекреции глюкокортикоидных гормонов, активацией Т-клеток супрессоров, появлением в сы­воротке крови оперированных больных иммуносупрессирующих факторов (рис. 9.8). Стрессовая депрессия активности НК-кле­ток и эффекторов АЗКЦ (если принять во внимание общность происхождения и механизмы действия клеточных популяций) может быть связана с дефицитом эндогенного интерферона или нарушением продукции интерлейкина-2.

Таким образом, при стрессе, вызванном хирургическим вме­шательством, происходит существенное угнетение реакций кле­точного иммунитета. Данные выводы распространяются не только на больных хирургического профиля. Круг заболеваний чело­века, при которых снижается функциональная активность лим­фоцитов, постоянно расширяется. Многократно повторяющиеся, длительно действующие формы стресса могут воздействовать на имммунную систему, приводить к нарушению ее основной функ­ции — функции иммунологического надзора. С практической точ­ки зрения, лабораторный контроль и иммунокоррекция оправ­даны при очень многих формах патологии, прямо не затраги­вающих органы иммунной системы: различного рода травмах, ожогах, воздействиях токсических агентов, эндокринных нару­шениях, голодании, терапии глюкокортикоидными гормонами и др. [Зимин Ю. И., 1983].

Нарушение иммунитета при ожогах. Иммунная защита при ожоговой травме значительно угнетена. При ожоге более 20% поверхности тела с фатальной скоростью нарастает частота сеп­тических осложнений. Клинически у больных увеличивается подверженность грибковым, вирусным или грамотрицательным бактериальным инфекциям. Заболевания протекают тяжело и агрессивно. Сепсис является причиной 80—85% летальных исходов.

Нарушения иммунного статуса при термальных ожогах тес­но связаны с изменениями в структуре лимфоидных тканей и расстройствами функции клеточного иммунитета, связанными с Т-лимфоцитами и нарушениями продукции иммуноглобулинов В-лимфоцитами. В большинстве случаев клеточные иммунные реакции нарушаются в большей степени, чем гуморальные. Эти изменения пропорциональны тяжести поражения и носят обра­тимый характер [Antonacci А. С., 1987].

При исследовании лимфоидной ткани обращает на себя вни­мание клеточное опустошение тимусзависимых зон и пролифе­рация В-лимфоцитов. Абсолютное количество Т-клеток сниже­но главным образом за счет вспомогательных клеток фенотипа CD4. Относительное количество супрессорных клеток (CD8) воз­растает. Многие авторы отмечают корреляцию между снижени­ем соотношения CD4/CD8 и вероятностью возникновения сепси­са. Уменьшение числа вспомогательных клеток, по-видимому, приводит к более тяжелым последствиям, чем увеличение относительного количества супрессорных элементов.

Нарушение клеточных иммунных функций выявляется рано по лимфопении, снижению кожных реакций гиперчувствитель­ности замедленного типа, снижению реактивности на ФГА и конканавалина-А (Кон-А). Нарушение специфических иммун­ных функций касается как первичного, так и вторичного анем-нестического иммунного ответа. Все эти данные свидетельству­ют о наличии дефекта на уровне Т-клеток. Что касается приро­ды дефекта, то, по мнению большинства исследователей, скорее происходит снижение числа Т-клеток, их перераспределение, а не нарушение функции на уровне отдельных клеточных эле­ментов. Огромное значение имеет и увеличение специфической активности супрессорных клеток.

Содержание сывороточных иммуноглобулинов после терми­ческой травмы уменьшается, как правило, параллельно сниже­нию концентрации белков в сыворотке. В большинстве случаев выработка антител и синтез иммуноглобулинов существенно не изменяются. Те отклонения от нормы первичного и вторичного иммунного ответа, которые часто выявляются экспериментально, скорее связаны с нарушениями на уровне иммунорегуляторных клеток [Ninnemann J. L., 1987].

Таким образом, при ожогах достаточно большой (более 20%) площади развивается глубокая, многофакторная иммуно-депрессия, которая является предрасполагающим фактором для возникновения сепсиса. В детском и старческом возрасте изме­нения иммунного статуса могут проявиться и при поражении: меньшей поверхности тела. Динамическое состояние иммунной системы, поочередное или одновременное существование иммун­ной недостаточности и иммуносупрессии может проявляться в:

1) полном исчезновении кожной чувствительности к Т-клеточным антигенам (туберкулин, кандидин);

2) появлении в крови эндотоксинов, продуктов деградации тканей, избытка гормонов, цитокинов и лимфокинов с иммуносупрессивными свойствами;

3) активации системы комплемента, как классического, так и альтернативного пути с образованием продуктов расщепления,, обладающих анафилактоидной активностью;

4) угнетении функции моноцитов/макрофагов, усилении их иммуносупрессивной функции, связанной с простагландином Е;

5) транзиторном снижении числа В-клеток и продукции им­муноглобулинов (антитела);

6) угнетении функции нейтрофильных гранулоцитов, вклю­чая хемотаксис, фагоцитоз, хемилюминесценцию и внутрикле­точный киллинг;

7) уменьшении количества (НК-клеток) и функции лимфо-кинактивированных киллеров;

8) длительной и глубокой депрессии реактивности Т-клеток на поликлональные митогены и усилении их супрессорной функции;

9) реверсии соотношения вспомогательных и супрессорных клеток (CD4/CD8).

Два клинических состояния являются критическими для восстановления нарушенных иммунных функций: отторжение по­гибших и поврежденных тканей и восстановление кожного барьера путем эпителизации и закрытия ран. Иммунологиче­ские коллизии персистируют у обожженных до тех пор, пока эти состояния не разрешатся. По мере восстановления раневой поверхности восстанавливается иммунологическая компетент­ность. Чем раньше начинается клиническая регенерация, тем раньше достигается иммунологическое восстановление и увели­чивается вероятность выживания. Попытки стимулирующей те­рапии в этот период малоэффективны. Любые способы коррек­ции иммунных изменений и приведения их к норме должны быть экспериментально проверены. Возможно, непосредственной причиной сепсиса является нарушение целости кишечной стенки (язвенного характера) вследствие сильнейшей интоксикации, отрицательного азотистого баланса и гиперсекреции гормонов коры надпочечников.

Влияние лекарственной терапии. Различные лекарственные соединения в большей или меньшей степени могут быть иммуно-супрессорами сами по себе либо действовать аддитивно или потенциирующе. В небольшом обзоре трудно представить все возможные комбинации медикаментов. Наиболее часто в меди­цинских учреждениях приходится оказывать помощь в связи с последствиями применения цитостатиков и глюкокортикоидных гормонов. Те и другие являются мощными иммуносупрессорами и часто вызывают быстро, нередко лавинообразно нарастаю­щие инфекционные осложнения, справиться с которыми чрезвы­чайно трудно.

Кортикостероиды могут в значительной степени влиять на функцию Т-клеток, нарушая как их иммунорегуляторные свой­ства, так и эффекторные функции. Цитостатические соединения, помимо того, что обладают перечисленными свойствами гормо­нов, могут приводить к значительному снижению количества циркулирующих нейтрофильных гранулоцитов, к уменьшению числа В-клеток, гипоиммуноглобулинемии и снижению разнообразия антител.

Цитостатические соединения и глюкокортикоидные гормоны в больших дозах могут вызывать язвенные процессы в желу­дочно-кишечном тракте и способствовать проникновению микро­флоры через слизистую оболочку. Это касается верхних отделов желудочно-кишечного тракта и особенно нижних. Среди услов­но-патогенной флоры наиболее часто попадают в кровоток и вызывают септические процессы Е. coli, К. pneumoniae, P. aeruginosa, S. aureus. Если пациент уже получал антибиотики, то могут преобладать и пенетрировать более резистентные к ним микроорганизмы, такие как различных видов Enterobacter и Candida.

Пожалуй, найдется немного областей биологии и медицины, в которых научный прогресс, достигнутый в последние годы, был бы столь стремителен, как в иммунологии. Это обусловлено получением ряда принципиально новых данных, раскрывающих механизмы иммунитета: определением функции вилочковой же­лезы и кооперативного взаимодействия Т-, В-клеток и макрофа­гов, исследованием структуры и функции иммуноглобулинов, ге­нетическим контролем иммунного ответа, выявлением К-клеток и клеток, относящихся к нормальным киллерам, определением функции клеток, регулирующих иммунные процессы, формиро­ванием понятий о первичных и вторичных дефектах иммунной системы и др. Иммунитет играет исключительно важную роль в процессе жизнедеятельности организма при, постоянном воз­действии антигенов внешней или внутренней среды. Даже не­большие колебания функционирования иммунной системы могут иметь прямое отношение к развитию патологического процесса и болезни.

В последние годы проблема иммунологии критических со­стояний приобрела выраженный прагматический характер. Ста­ло очевидным, что определение значения иммунологических сдвигов, правильная и своевременная их диагностика и направ­ленная коррекция являются неотъемлемой частью ведения боль­ных в отделениях интенсивной терапии.

Глава 10