Этиология и патогенез раневой инфекции

Все раны считаются контаминированными (обсемененными) микроорганизмами (Н.Н.Петров, 1915). Но, как уже говорилось, контаминация раны микробами не является синонимом раневой инфекции. Во время Великой Отечественной войны раневая инфекция была зарегистрирована лишь в 6-7%, а примерно у 70-75% раненых рана заживала через нагноение.

Спорообразующие микробы, вызывающие анаэробную инфекцию, высеваются из свежих ран очень часто:

- Cl.perfringens - почти в 90% случаев,

- Cl.oedematiens - -"- в 50%,

- Cl.hystoliticus - -"- в 25%,

- Cl.septicum - -"- в 7%.

Однако клостридиальная анаэробная инфекция развивается редко (во время Великой Отечественной войны она была зарегистрирована у 1-2% раненых).

Развитие возбудителей в ране проходит закономерно три стадии:

- стадию микробного загрязнения (случайные комбинации микробов, проникших в рану в момент ранения - первичное микробное загрязнение, или в ходе эвакуации и лечения - вторичное микробное загрязнение);

-стадию микрофлоры раны (ассоциации микробов, возникшие в результате селекции при взаимодействии с данным организмом);

- стадию раневой инфекции (выход микробов за пределы раны, размножение их в живых тканях, сопровождающееся их повреждением и общими проявлениями интоксикации).

Так как раневая инфекция часто вызывается условно-патогенными микроорганизмами, для проявления патогенности возбудителей и возникновения инфекционных осложнений ран требуются определенные условия. Их можно разделить на 2 группы.

Первую группу составляют факторы, связанные с состоянием макроорганизма, предшествующим травме. Это уровень физиологической резистентности организма. Он определяется врожденной или приобретенной на врожденной основе способностью адекватно реагировать на раздражитель. Самым тесным образом с этими факторами связано наличие сопутствующих заболеваний (диабет, хронические интоксикации, легочные заболевания и др.), аллергизация организма и т.п. Описанные факторы лежат в основе возникновения не только раневой инфекции, но и инфекционных хирургических и терапевтических заболеваний, не связанных с травмой (холецистит, аппендицит, фурункул, парапроктит, мастит, пневмония, пиелонефрит и др.).

Вторая группа - это патогенетические факторы, формирующиеся в результате ранения и определяющие особенности раневой инфекции, как клинико-патогенетической формы инфекционного процесса. Для возникновения раневой инфекции решающее значение имеют наличие большого объема мертвых, омертвевающих и переживающих тканей в ране (очаге повреждения), кровопотеря, нарушения кровообращения, травматический шок и, в конечном итоге, тяжелая гипоксия, нарушение метаболизма в тканях, утрата резистентности.

Перечисленные факторы создают такие условия для микроорганизмов, когда их патогенность, - потенциальная способность вызывать определенные повреждения, - проявляется в полной мере.

Внедрению возбудителей инфекции в организм предшествует включение патогенетических факторов раневого процесса. В результате снижения физиологической резистентности организма и возникновения благоприятных условий для колонизации и размножения микробов (наличие входных ворот, мертвого субстрата, кровоизлияний, снижение напряжения кислорода и окислительно-восстановительного потенциала в тканях и т.д.) возрастает их вирулентность, начинают проявляться патогенные свойства.

В дальнейшем патогенез инфекционного процесса формируется как под воздействием возбудителей инфекции, так и факторов раневого процесса. То есть, динамика структурных нарушений и клинических расстройств зависит не только от свойств возбудителя и иммунореактивности макроорганизма - двух главных факторов любого инфекционно-воспалительного заболевания, но и от третьего фактора - изменений в зоне повреждения. Нужно отметить, что даже заживление раны первичным натяжением (под струпом) сопровождается развитием инфекционного процесса, так как и в этом случае необходимо подавить и элиминировать возбудителей, попавших во внутреннюю среду организма.

Патогенез раневого процесса

Вышеизложенное служит основанием для формулирования очень важных положений, отражающих сущность патогенеза раневой инфекции:

1. Принципиальным отличием раневой инфекции от инфекционно-воспалительных хирургических заболеваний является то, что первая развивается на фоне раневого процесса и зависит от характера его течения (даже при благоприятном преморбидном состоянии). То есть, раневая инфекция всегда является осложнением, а не самостоятельным заболеванием.

2. Особенности патогенеза инфекционных осложнений травм (ранений) определяются процессами, протекающими в очагах повреждения, и глубокими изменениями органов и систем организма в ответ на травму.

Первые достигают крайней степени выраженности чаще всего при огнестрельных ранениях, сопровождающихся максимальным выделением энергии ранящего снаряда в зоне повреждения.

Вторые характеризуют, как правило, тяжелые травмы, сопровождающиеся развитием травматического шока.

И наконец, типичным примером сочетания этих процессов являются минно-взрывные травмы.

Весьма сходные с огнестрельными ранениями структурные изменения возникают при механических травмах, наносимых повреждающим агентом, обладающим высокой кинетической энергией, действующим на большой площади и длительное время.

Примером могут служить рельсовая травма и, особенно, повреждения, полученные при землетрясении. Очаги вторичного некроза при этих травмах зачастую обнаруживаются клинически лишь через 1-2 недели в смежных сегментах или областях тела. В тканях, окружающих зону первичного некроза, развиваются характерные биохимические процессы, являющиеся следствием повреждения клеток, сосудов, протекают сложные иммунные реакции.

В течении этих процессов различают три фазы: воспаления, пролиферации и регенерации, эпителизации и рубцевания. Происходит последовательное очищение раны от некроза и возбудителей, уменьшение раневого дефекта и восстановление покровных тканей.

Гладкое течение этих процессов обеспечивается динамическим равновесием между действующими ферментами и их ингибиторами, вырабатывающимися жизнеспособными клетками и поступающими с кровью. Если объем повреждения превышает компенсаторные возможности организма, развивается целый ряд патологических изменений.

Выраженный травматический отек приводит к сдавлению тканей в фасциальных футлярах и вторичной ишемии. Возникновению очагов вторичного некроза способствуют длительно сохраняющиеся нарушения регионарного кровообращения: повреждение эндотелиальных мембран, спазм и паралитическое расширение капилляров, высокий тонус артериол. Чрезмерная активация свертывающей системы крови служит причиной развития микротромбэмболизма, усугубляет гипоксию тканей. Процессы ферментного повреждения (протеолиз) тканей и клеток с пониженной жизнеспособностью усиливаются из-за нарушения оттока продуктов распада, микробных токсинов и лизосомальных ферментов лейкоцитов. В результате аутолиза образуются очаги вторичного некроза, разрушается демаркационная линия, микрофлора выходит за пределы зоны первичного некроза - возникает раневая инфекция.

Общие изменения

Следует подчеркнуть, что патогенетическое значение в развитии инфекционных осложнений эти изменения приобретают только при определенной тяжести травмы. Серьезные исследования ряда авторов убедительно показывают, что шокогенная травма закономерно вызывает чрезмерный ответ по линии воспаления, гиперкоагуляции и т.д., что ведет к деструктивному эффекту этих реакций и их дисрегуляции, т.е., к переходу защитно-приспособительных реакций в патологические.

Основным патогенетическим механизмом, определяющим этот переход, является гиперактивация т.н. "цитокиновой сети" – ведущего фактора в реализации ответа организма на травму, шок, инфекцию.

Под цитокиновой сетью понимают комплекс функционально связанных клеток (систему фагоцитов и полиморфно-ядерных лейкоцитов) и выделяемых ими цитокинов - медиаторов иммунной системы и биологически активных веществ, вовлекающих в процесс другие цитокины или клетки. Кратковременная активация системы фагоцитов микробными клетками, антигенами погибших тканей повышает резистентность организма к инфекции, обеспечивает уничтожение бактерий и локализацию воспаления.

При шокогенной травме длительная ишемия органов брюшной полости вследствие кровопотери, гиповолемии и централизации кровообращения вызывает повреждение кишечного барьера и прорыв в сосудистое русло бактерий и эндотоксина. Последний замыкает ряд порочных кругов, возникших под воздействием патогенетических факторов травматического шока. Усиливается ишемия органов и тканей вследствие системного вазоконстрикторного действия эндотоксина. Стимулируется система фагоцитов, являющихся основными клетками-мишенями эндотоксина. Гиперсекреция макрофагами и моноцитами медиаторов иммунной системы - цитокинов и биологически активных веществ (интерлейкинов, туморнекротизирующего фактора - ТНФ и др.) вызывает целый каскад патофизиологических эффектов этих веществ, составляющих основу т.н. синдрома эндотоксикоза:

- стимуляцию тромбоцитов, активацию коагуляционной и фибринолитической систем с развитием ДВС-синдрома;

- активацию цитокинами полиморфно-ядерных лейкоцитов с развитием гиперферментемии, протеолиза и альтерации органов и тканей, эндотелия сосудов;

- угнетение макрофагальными цитокинами функции иммунокомпетентных клеток.

В результате, прорыв в сосудистое русло микробов из естественных резервуаров сопровождается одновременно формированием условий для их колонизации и размножения:

- снижением напряжения кислорода и окислительно-восстановительного потенциала в тканях (особенно важно для развития анаэробных процессов);

- расширением тропности (сродства к тканям) возбудителей под воздействием измененного метаболизма;

- повреждением тканевых, сосудистых структур, формирование диссеминированных вторичных очагов некроза, в которых оседают микробы;

- развитием тромбогеморрагического синдрома с формированием труднопреодолимого для фагоцитов и антибиотиков барьера из скоплений тромбоцитов и фибрина;

- угнетением иммуногенеза (адаптационная и метаболическая иммунодепрессия).

Непосредственными патогенетическими механизмами, формирующими эти условия как в очаге повреждения, так и в масштабе всего организма являются расстройства микроциркуляции (коагулопатия, вазоконстрикция, повреждение эндотелиальных мембран) и гиперферментемия.

Изложенное составляет клеточную и молекулярную основу как травматической болезни в целом, проявляющейся клинически в виде т. н. синдрома полиорганной недостаточности, так и генерализованного инфекционного процесса (вплоть до развития травматического сепсиса). Становится очевидным, что важнейшей особенностью раневой инфекции при шокогенной травме является включение реакций "самоповреждения" (эндотоксикоз) и диссеминация возбудителей в самые ранние сроки после травмы с формированием порочных патофизиологических кругов, разомкнуть которые самостоятельно организм часто уже не может без активного медицинского воздействия.

Говоря о влиянии шокогенной травмы на возникновение инфекционных осложнений, нельзя не упомянуть о ятрогенных факторах, блокирующих, в первую очередь, систему обеспечения защиты и поддержания стерильности таких естественных барьеров резистентности, как органы дыхания и верхние отделы желудочно-кишечного тракта:

а) длительное "консервативное воздействие" при неполной или отсроченной хирургической помощи (ИВЛ, скелетное вытяжение, дренажи, внутрисосудистые системы, аналгетики и т.д.) обусловливает "насильственное положение на спине" и ведет к развитию синдрома эндогенной компрессии в легких, нарушает функцию реснитчатого эпителия и выделение секреторных иммуноглобулинов (IgA), вызывает макрофагальную "токсемию"(см.выше) с углублением повреждения ткани легких, вплоть до появления в них ранних (в первые 12 часов) микроабсцессов;

б) отсутствие энтерального питания - блокирует доставку IgA в верхние отделы желудочно-кишечного тракта из легких, нарушает защитную функцию слизистой и стимуляцию энтероцитов, угнетает нормальную микрофлору - антагонистов патогенных бактерий;

в) массивная,неаргументированная антибиотикотерапия в первые 10 суток после травмы приводит к селекции резистентных патогенных возбудителей.

Чем дольше действуют эти факторы, тем более патогенной и резистентной становится ротоглоточная микрофлора. Ее представители последовательно обнаруживаются в верхних дыхательных путях, желудке, легких (пневмония), мочевыводяших путях и, наконец, в ране. В итоге, длительность действия этих факторов приобретает большее значение в возникновении раневой инфекции (травматического сепсиса), чем тяжесть самой травмы (Van Saene,1983). Последовательное нарастание описанных патологических процессов позволило ряду авторов (Border et al.,1987) выделить легочную фазу патогенеза травматического (постшокового) сепсиса (1-10 дней), затем кишечную фазу и, наконец, фазу, когда ведущим началом в патогенезе сепсиса становится возбудитель (на фоне предыдущих факторов).

Таким образом, тяжелая механическая травма создает все необходимые условия для развития инфекционных осложнений. Это:

- зоны первичного некроза;

- процессы некробиоза тканей, окружающих зону некроза и возникающие вследствие гипоксии на почве нарушений микроциркуляции;

- местные и отдаленные очаги вторичного некроза (как результат чрезмерной активации протеолиза и микротромбэмболизма), являющиеся морфологическим субстратом формирования локальных и диссеминированных депо возбудителей инфекции;

- наличие микрофлоры в сосудистом русле;

- нарушение функции органов и систем, ответственных за резистентность организма.

Функциональные и структурные основы для инфекционных осложнений тяжелых повреждений формируются с первых минут после травмы, каскадно нарастая с каждым часом. Соответственно с течением времени возрастает число лечебных задач и их сложность. Вытекающая отсюда потребность в быстрейшем (по возможности одномоментном) исчерпывающем хирургическом пособии, когда тяжесть состояния является не противопоказанием, а скорее показанием к вмешательству, и необходимость блокирования реакций "самоповреждения" - являются отличительными чертами современной лечебной стратегии при тяжелой шокогенной травме.