Для воспалительного процесса характерно динамическое взаимодействие механизмов повреждения и адаптации (защиты). Комплекс защитно-приспособительных реакций в зоне воспаления включает: явления сладжа, микротромбоз, эмболию кровеносных и лимфатических сосудов, стаз. Эти реакции повышают вязкость крови и сосудистое сопротивление, способствуют фиксации инфекционных патогенных агентов в зоне их инокуляции и препятствуют распространению инфекции из зоны альтерации.
В условиях гипоксии активируется фибропластический процесс, что способствует формированию фибропластического барьера по периферии очага воспаления.
Эмиграция в зону альтерации нейтрофилов, эозинофилов и моноцитов обеспечивает формирование гранулоцитарного и моноцитарного барьеров.
Фагоцитоз возбудителей воспалительного процесса и клеточного детрита. Образующиеся в тканях свободные радикалы и высокоактивные соединения (синглетный кислород, супероксиданион-радикал, перекись водорода, оксид азота, пероксинитрит, гипохлорид) обладают выраженным бактерицидным и бактериостатическим действием.
Активируются антимедиаторы воспаления – ферментные системы, обеспечивающие локализованное разрушение биологически активных соединений (гистаминаза, кининаза, эстеразы, ингибиторы протеаз и др.).
Активаторы противовоспалительных сигнальных молекул, антиагреганты, антикоагулянты, и фибринолитики (гепарин, антифосфолипазы, антиоксиданты, полиамины, интерлейкин-10 и др.).
Одним из важнейших механизмов защиты является фагоцитоз, в процессе которого происходит очищение зоны альтерации от продуктов распада клеток, возбудителей инфекции и подготовка поврежденных тканей к последующей репаративной регенерации.
Фагоцитоз включает следующие фазы.
1. Распознавание фагоцитарной клеткой повреждающего агента или – на ранних стадиях, непосредственно – больших инертных частиц, или после того, как агент покрывается иммуноглобулинами или факторами комплемента (опсонизация). Облегченный опсонином и более эффективный фагоцитоз – механизм, участвующий в иммунном фагоцитозе микроорганизмов.
2. Поглощение чужеродных частиц после распознавания их нейтрофилом или макрофагом. При этом в фагоцитарной клетке формируется ограниченная мембраной вакуоль, названная фагосомой. Фагосома, сливаясь с лизосомами, образует фаголизосому.
3. Разрушение микроорганизмов, прежде чем происходит гибель фагоцитирующей клетки. В процессе разрушения микроорганизмов участвуют несколько механизмов:
– гуморальный иммунитет;
– клеточный иммунитет;
– нейроиммунные цитотоксические субстанции;
– разрушение в фаголизосомах с помощью Н2О2, миелопероксидазы, лизоцима.
Как уже было отмечено, интенсивность развития сосудистых и тканевых изменений при воспалительном процессе в значительной степени зависит от реактивности организма. При нормальной реактивности возникает нормергическая воспалительная реакция, когда интенсивность ее адекватна силе воздействия повреждающего фактора. При пониженной реактивности (дети первых лет жизни, пожилые лица, лица, ослабленные предшествующими заболеваниями) возникает гипоергическая – с затяжным течением и преобладанием пролиферации – воспалительная реакция с незначительным воспалением после интенсивного повреждающего воздействия. У лиц с повышенной или качественно измененной иммунологической реактивностью, или на аллергической основе, возможно развитие бурных гиперергических реакций на действие слабого повреждающего агента.
В зависимости от характера доминирующего местного воспалительного процесса (альтерация, экссудация, пролиферация) различают три вида воспаления.
Альтеративное воспаление (с преобладанием повреждения, дистрофии, некроза) чаще наблюдается в паренхиматозных органах (миокард, печень, почки, скелетная мускулатура) при инфекционных заболеваниях с выраженной интоксикацией. Примером такого воспаления может быть творожистый распад надпочечников или легких при туберкулезе.
Экссудативное воспаление – характеризуется преобладанием реакции системы микроциркуляции – главным образом ее венулярного отдела – над процессами альтерации и пролиферации. При этом на первый план выступает интенсивная экссудация плазмы, ее растворимых низкомолекулярных компонентов, а также эмиграция лейкоцитов. Экссудативное воспаление чаще развивается в серозных полостях при плеврите, перикардите, артрите, реже – в паренхиматозных органах.
Пролиферативное воспаление отличается доминирующим размножением клеток гематогенного и гистогенного происхождения. В воспалительной зоне возникают клеточные инфильтраты, которые подразделяют на круглоклеточные (лимфоциты, гистиоциты), плазмоклеточные, эозинофильно-клеточные, эпителиоидно-клеточные и макрофагальные. Такое воспаление протекает, как правило, длительно и носит хронический характер. Однако в ряде случаев оно может быть острым, например гранулематозное воспаление при брюшном и сыпном тифе, васкулитах различной этиологии.
В прикладном плане исключительно важным является представление об особенностях нарушений обмена веществ в очаге воспаления. Альтерация и сосудистые изменения в очаге воспаления закономерно сочетаются с типовыми расстройствами метаболизма. На протяжении первых 2 – 3 часов в центральных участках воспалительного очага, а по периферии несколько дольше, интенсивность обмена веществ в связи с кратковременной артериальной гиперемией резко увеличивается («пожар обмена»). Освобождающиеся из поврежденных лизосом ферменты гликолиза и аэробного окисления гидролизируют углеводы, белки, нуклеиновые кислоты, жиры. Смена артериальной гиперемии венозной приводит к резкому снижению напряжения кислорода в тканях с 100 – 110 мм рт. ст. до 10 – 15 мм рт. ст., что сопровождается подавлением метаболических реакций в клетках, разобщением аэробного окисления и окислительного фосфорилирования, активацией гликолиза. В тканях повышается содержание молочной, трикарбоновых, яблочной, янтарной, кетоглутаровой кислот, недоокисленных продуктов липолиза и протеолиза (жирные кислоты, полипептиды, аминокислоты, кетоновые тела). Избыточное накопление метаболитов приводит к развитию в очаге воспаления вначале компенсированного буферными механизмами ацидоза, который затем становится декомпесированным, что приводит к снижению pH экссудата. При остром абсцессе pH гноя может снизиться до 5,3.
Наряду с повышенной кислотностью в воспалительной ткани повышается онкотическое и осмотическое давление, увеличивается содержание в тканях электролитов (ионов К, Na, Ca). В результате ацидоз вызывает набухание и повреждение соединительной ткани, а повышение осмотического давления усиливает экссудацию и местный отек. Этим объясняются главные признаки воспаления – появление припухлости и боли.
Указанные явления приводят к вторичной альтерации тканей, в основе которой лежит избыточная продукция активных форм кислорода, усиление процессов перекисного окисления липидов и снижение эндогенной антиоксидантной защиты. Образующиеся при этом свободные радикалы и перекиси на фоне нарастающего протеолиза и местного ацидоза приводят к резкому увеличению объема поврежденных тканей.
После прекращения разрушительных процессов наступает (в благоприятных случаях) размножение клеток и возмещение дефекта тканей новообразованными клетками. Одновременно идет процесс поглощения воспалительных реакций. Наступает стадия пролиферации, обеспечивающая репаративную регенерацию тканей на месте очага альтерации. Пролиферация развивается с самого начала воспаления, наряду с явлениями альтерации и экссудации. Одновременно с катаболическими процессами в поврежденной ткани активируются анаболические процессы. Они проявляются уже на ранних этапах воспалительного процесса, но выражены слабо. На поздних стадиях воспаления возрастает синтез ДНК и РНК в клетках, повышается активность клеточных ферментов, активируются процессы окисления и окислительного фосфорилирования, увеличивается выход макрофагов. В очаге накапливаются высокоактивные фибробласты, гистиоциты, гранулоциты, мононуклеары, обеспечивающие очищение зоны альтерации и выделяющие БАВ, стимулирующие размножение клеточных и соединительнотканных элементов в очаге воспаления.
Процесс поглощения воспалительных реакций проявляется ингибированием ферментов, дезактивацией воспаления, расщеплением и выделением токсических продуктов. В роли ингибиторов ферментов выступает, в частности, α2-макроглобулин, блокирующий кининобразующие ферменты (эластаза, коллагеназа) и устраняющий их влияние, что предохраняет от разрушения соединительную ткань. Усиливается роль антитромбина III и α2-антиплазмина, которые ингибируют систему коагуляции, фибринолиза и комплемента. В прекращении разрушительных явлений важную роль играет устранение свободных радикалов. Происходит усиленное образование внутри клеток таких антиоксидантов, как супероксиддисмутаза, а во внеклеточной жидкости – церулоплазмина. Изменяются взаимоотношения между клетками, которые перестают вырабатывать одни медиаторы и начинают синтезировать другие. На поверхности клетки появляются совсем другие рецепторы, а прежние проникают вглубь (интернализация). При этом, например, гистамин – типичный медиатор воспаления, начинает тормозить хемотаксис тучных клеток, фагоцитарную активность, высвобождение лизосомальных ферментов, секрецию лимфокинов, ограничивает активность Т-киллеров. Таким образом, после обезвреживания поражающего фактора процесс направлен на отграничение зоны воспаления от остального организма, а затем на замещение ее новой здоровой тканью. Это осуществляется путем размножения оставшихся живых клеток (клетки-резиденты), а также клеток из соседних зон (клетки-эмигранты). Размножаются преимущественно стволовые клетки соединительной ткани.
