Воспаление есть патологический процесс, который возникает при повреждении тканей и проявляется нарушением кровообращения, изменением крови и соединительной ткани в виде альтерации, экссудации и пролиферации. В этот, по преимуществу местный процесс,
в той или иной степени вовлекается весь организм и прежде всего такие системы как иммунная, эндокринная и нервная.
Внешние признаки воспаления известны очень давно. Они сформулированы в знаменитой пентаде Цельса — Галена. Это припухлость (tumor), краснота (rubor), жар (calor), боль (dolor) и нарушение функции (functiolaesa). Хотя эти симптомы известны уже более 2000 лет, они не утратили своего значения и сегодня; со временем менялось только их объяснение.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОСПАЛЕНИЯ
Воспаление является важной проблемой и предметом изучения всех отраслей медицины. Отличие заключается лишь в методах исследования. Например, врач-терапевт наблюдает течение воспаления легких (пневмонии) у постели больного, патологоанатом — при вскрытии трупа, а патофизиолог — в эксперименте на животном.
Ученик Вирхова Конгейм (1867 г.) впервые изучил в эксперименте на лягушке кровообращение в брыжейке при воспалении, установив при этом все стадии его от гиперемии до стаза. Конгейм также описал процесс эмиграции лейкоцитов через сосудистую стенку. Экспериментальная модель его широко используется и в настоящее время на практических занятиях со студентами (опыт Конгейма) и в научных исследованиях.
В 1920 г. Е. Л. Кларк и Е. Р. Кларк применили следующую методику. На двух противоположных участках кожи уха кролика удалили эпидермис и на его место вставили диски из слюды. Между дисками находился тонкий слой ткани. В таком прозрачном окошке можно было непрерывно наблюдать кровообращение, в том числе и при действии флогогенных (воспалительных) агентов. По этой же методике изучают кровообращение в мозговых оболочках.
Позже Селье предложил изучать кровообращение в сосудах защечных мешков хомяка. Раздувая мешки воздухом, можно изучать микроциркуляцию крови в них с помощью микроскопа. Данная методика позволяет изучать этот процесс и в динамике. Сегодня для этого сконструированы совершенные микрокинематографические приспособления.
Важнейшим этапом в изучении воспаления было применение биохимических методик. Одним из первых исследователей, применивших эти методики, был Менкин (1948). В настоящее время выделены многие биологически активные вещества-медиаторы воспаления и детально изучено их действие.
С помощью электронной микроскопии, ультрацентрифугирования и других методов получены сведения о биологических мембранах, способствующие раскрытию механизма воспалительного отека, прохождения лейкоцитов через сосудистую стенку, скопления их в очаге воспаления и т. д.
Эксперимент важен еще и тем, что с его помощью были детально изучены и внедрены в клинику многие противовоспалительные средства.
В изучении воспаления особую роль сыграли эксперименты И. И. Мечникова. Особенность его исследований заключалась в том, что воспаление он рассматривал с эволюционных позиций. И. И. Мечников был первым, кто изучил воспаление в филогенезе, т. е. у животных, стоящих на различных ступенях эволюционного развития. На прозрачной личинке морской звезды, представителе беспозвоночных, он открыл явление фагоцитоза и отвел ему основную роль в динамике воспаления. На основании этих наблюдений была построена теория воспаления, которая вошла в науку под названием сравнительно-патологической или эволюционной. В дальнейшем патологи стали широко использовать эволюционный принцип в экспериментальном моделировании, исходя из того, что патологические явления у низших животных, «представляя условия наиболее простые и первобытные, дают ключ к пониманию сложных патологических явлений, входящих в область медицины» (И. И. Мечников, 1892).
ЭТИОЛОГИЯ
Любой повреждающий агент, который по силе и длительности превосходит адаптационные возможности ткани, может вызвать воспаление. Все флогогенные факторы принято делить на внешние и внутренние (эндогенные). К внешним относятся микроорганизмы (бактерии, вирусы, грибы); животные организмы (простейшие, черви, насекомые); химические вещества (кислоты, щелочи); механические (инородное тело, давление, разрыв) и термические воздействия (холод, тепло); лучевая энергия (рентгеновские, радиоактивные, ультрафиолетовые лучи).
К эндогенным факторам относят те, которые возникают в самом организме в результате другого заболевания. Например, воспаление может возникнуть как реакция на опухоль, желчные или мочевые камни, образовавшийся в сосудах тромб. Причиной воспаления могут стать комплексы антиген — антитело, если они фиксируются в каком-либо органе.
ПАТОГЕНЕЗ
Среди множества патогенетических факторов воспаления можно выделить несколько, которые имеют решающее значение, определяют начало процесса, его развитие и исход: повреждение от действия флогогенного агента (первичная альтерация); выброс из клеток биологически активных веществ — медиаторов воспаления; освобождение и активация лизосомальных ферментов, действие ^х на биологические макромолекулы (вторичная альтерация); нарушение микроциркуляции, повышение проницаемости стенки сосудов, экссудация; размножение клеток (пролиферация), восстановление дефекта.
Воспаление всегда начинается с повреждения ткани (первичная альтерация). После воздействия этиологического фактора клетки претерпевают ряд структурных и метаболических изменений. Отмечено набухание митохондрий, просветление их матрикса, дезоргани
зация крист, изменение мембраны эндоплазматической сети, уменьшение числа рибосом, появление в цитоплазме различных включений. В поврежденной ткани повышается осмотическое давление, возникает ацидоз, увеличивается содержание воды. Альтерация касается не только тканевых элементов, но и крови; изменяются ее реологические свойства.
Вслед за первичной наступает вторичная альтерация. Если первичная альтерация является результатом непосредственного действия воспалительного агента, то вторичная не зависит от этого. Причина состоит в том, что повреждение клеток касается прежде всего их цитолеммы, а также мембраны лизосом. При повреждении лизосом освобождаются заключенные в них ферменты (кислые гидролазы), способные расщеплять все вещества, входящие в состав клетки (белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды). Далее эти ферменты, при наличии этиологического фактора или уже без него, продолжают процесс альтерации, а также деструкции, в результате чего образуются биологически активные вещества — медиаторы воспаления. По этой причине лизосомы называют еще «стартовой площадкой» воспаления.
В последнее время изучено свыше 10 биологически активных веществ, участвующих в воспалительной реакции. Их можно разделить на две группы: медиаторы, образующиеся в клетках (клеточные), и медиаторы, образующиеся в жидких средах организма
можно подразделить на преимущественно действующие на сосуды (повышают проницаемость стенки), а другие — на эмиграцию лейкоцитов (хемотаксис и фагоцитоз). К медиаторам клеточного происхождения относятся гистамин, серотонин, лизосомальные ферменты, катионные белки, лимфокины, простагландины, циклические нуклеоти-ды. В плазме содержатся и активируются вещества, входящие в кал-ликреин-кининовую, комплемент-связывающую и свертывающую системы крови (табл. 6).
Гистамин содержится в гранулах тканевых базофилов (тучные клетки или лаброциты) в комплексе с гепарином и химазой в неактивной форме. В свободном состоянии он оказывает сосудорасширяющее действие на мелкие сосуды (капилляры, венулы), увеличивая проницаемость их стенки. В малых дозах гистамин расширяет арте-риолы, в больших — суживает венулы. Выброс гистамина осуществляется вместе с выбросом в окружающую среду всех или части гранул тканевых базофилов при их дегрануляции. Этому может способствовать воздействие тепла, ионизирующего или ультрафиолетового излучения, растворов солей, кислот, белков, синтетических полимеров и мономеров, поверхностно-активных веществ. Дегрануляция всегда наблюдается при иммунных реакциях, т. е. при взаимодействии антигена с антителом на поверхности тканевых базофилов.
Другим клеточным медиатором воспаления является серотонин. У человека он содержится в тромбоцитах, хромаффинных клетках слизистой оболочки кишок, а также в некоторых нервных структурах. При разрушении клеток серотонин поступает в среду, вызывая повышение проницаемости сосудов.
Тканевые базофилы вырабатывают также гепарин, роль которого при воспалении заключается в том, что он препятствует образованию фибрина на внутренней оболочке капилляров, способствуя также увеличению проницаемости их стенки.
Лимфокины — вещества белковой природы, образующиеся в лимфоцитах, также относятся к медиаторам воспаления. Описано более десяти различных лимфокинов. При воспалении наибольшее значение имеют три из них: фактор, угнетающий эмиграцию макрофагоцитов, фактор, активирующий макрофагоциты, фактор хемотаксиса.
В клетках крови (лейкоцитах, тромбоцитах и др.) образуется еще одно вещество, играющее важную роль в динамике воспаления. Это простагландины. Источником их образования являются фосфоли-пиды клеточных мембран. Нарушение строго упорядоченной структуры фосфолипидов в мембране делает их доступными действию фосфо-липазы Ag, в результате чего отщепляется арахидоновая кислота. С нее начинается каскад химических реакций, в которых образуются сначала нестабильные простагландины (циклические эндопереки-си ПГДз), а затем стабильные (ПГЕ^) и тромбоксаны. Все продукты этих реакций могут участвовать в формировании основных признаков воспаления (хемотаксис, агрегация тромбоцитов). При этом важно то, что в арахидоновом каскаде в ходе перекисного окисления образуются свободные радикалы, способные повреждать клетки.