Механизм развития воспаления схема
Воспаление– защитно – приспособительная реакция организма на действие патогенного раздражителя, проявляется на месте поврежденной ткани изменением кровообращения и повышением сосудистой проницаемости. Это типовой патологический процесс, направленный на устранение патологического раздражителя и восстановление поврежденной ткани . Мечников: воспаление – несовершенная защитная реакция организма, т. к. составляет основу большинства болезней, приводящих к смерти (воспаление печени – гепатит, почек – нефрит, легких – пневмония, ногтевого ложа – панариций, зева – ангина; старые названия ).
Причины воспаления:
· Физические
· Химические
· Биологические
Возникновение, течение и исход воспаления зависят от реактивности организма , которая определяется возрастом, полом, состоянием физиологических систем, наличием сопутствующих заболеваний. Важное значение в возникновении, развитии и исходе воспаления имеет его локализация (крайне опасен для жизни абсцесс мозга или воспаление гортани при дифтерии).
Виды воспаления:
· Нормергическое: ответная реакция организма на раздражение соответствует силе и характеру раздражителя.
· Гиперергическое: ответная реакция организма на раздражение интенсивнее действия раздражителя
· Гипергическое: воспалительные изменения выражены слабо или отсутствуют.
Стадии развития воспаления:
1. Альтерация клеток
2. Экссудация клеток
3. Пролиферация клеток
Все эти стадии присутствуют в зоне любого воспаления.
Альтерация– повреждение ткани – пусковой механизм развития воспалительного процесса. Она приводит к высвобождению биологически активных веществ – медиаторы воспаления. Все изменения, возникающие в очаге воспаления под влиянием этих веществ , направлены на развитие второй стадии воспаления. Медиаторы воспаления изменяют метаболизм, свойства и функции ткани . К ним относятся гистамин, серотонин, кинины (полипептиды плазмы крови). Они вызывают боль, расширение микрососудов, увеличение их проницаемости, активизируют фагоцитоз. Перестройка обмена веществ в зоне альтерации приводит к изменению физико – химических свойств ткани , и развитию в них ацидоза, что увеличивает проницаемость сосудов, распад белков, онкотическое и осмотическое давление. Это увеличивает выход воды из сосудов, обуславливая развитие экссудации и воспалительного отека.
Экссудация – выход из сосудов в ткань жидкой части крови, а также клеток крови. В результате альтерации развивается спазм артериол, и уменьшается приток артериальной крови (ишемия ткани в зоне воспаления). Это приводит к нарушению обмена веществ в ткани и к ацидозу. Спазм артериол сменяется их расширением, увеличивается скорость кровотока и объем притекающей крови. В очаге воспаления усиливается обмен веществ , увеличивается приток к нему лейкоцитов и антител. Увеличивается температура, и возникает покраснение участка воспаления (артериальная гиперемия). По мере развития воспаления она сменяется на венозную гиперемию. Объем крови в венулах и каппилярах увеличивается, скорость кровотока уменьшается, объем крови уменьшается, венулы становятся извитыми, в них появляются толчкообразные движения крови. Теряется тонус стенок венул, они тромбируются, сдавливаются отечной жидкостью. Уменьшение скорости кровотока способствует движению лейкоцитов из центра кровотока к его периферии. Они прилипают к стенкам сосудов – краевое стояние лейкоцитов. Оно предшествует их выходу из сосудов в ткань .Венозная гиперемия завершается остановкой крови. Лимфатические сосуды переполняются лимфой, лимфоток замедляется. Очаг воспаления изолируется от неповрежденной ткани. При этом кровь к нему поступает, а отток её замедляется, что препятствует распространению токсинов по организму . Венозная гиперемия является высшей точкой стадии экссудации. Ведущее значение в этой стадии имеет увеличение проницаемости микрососудов, развитие ацидоза и гипоксии. Накапливающаяся в очаге воспаления жидкость – экссудат. В нем содержится белок, глобулины и фибриноген, а также всегда содержатся форменные элементы крови, которые образуют воспалительный инфильтрат. Экссудация – ток жидкости из сосудов в ткань по направлению к центру очага воспаления, предупреждающая распространение патогенного раздражителя, способствующая поступлению в очаг воспаления лейкоцитов, антител и БАВ. В экссудате содержатся активные ферменты, действие которых направлено на уничтожение микробов, расплавление погибших клеток и тканей. Но вместе с тем экссудат может сдавливать нервные стволы и вызывать боль, нарушать функцию органов и тканей. Экссудация сопровождается иммиграцией лейкоцитов из сосудистого русла в ткань. Она включает период краевого стояния лейкоцитов у стенки сосуда, прохождение через стенку и период движения в ткани.
Механизм прохождения лейкоцитов: эндотелиоциты сосуда сокращаются, и в образовавшуюся щель лейкоцит выбрасывает часть цитоплазмы – псевдоподию, в результате лейкоцит оказывается под эндотелиоцитом. Преодолев базальную мембрану, он выходит за пределы сосуда и направляется к центру очага воспаления. Движению лейкоцитов способствует их отрицательный заряд, в то время, как в воспаленной ткани заряд всегда положительный.
И.И.Мечников разработал представление о хемотаксисе лейкоцитов, т.е. лейкоцит реагирует на химическое раздражение, исходящее из очага воспаления.
В 1882 году в России вышла работа Мечникова «О целебных силах организма», в которой было обосновано представление о фагоцитозе – процесс активного захватывания, поглощения и внутриклеточного переваривания живых и неживых частиц специальными клетками (фагоциты):
· Микрофаги (нейтрофилы)
· Макрофаги (подвижные – клетки крови – моноциты; фиксированные – звездчатые эндотелиоциты в печени)
Макрофаги уничтожают возбудителей хронических инфекций, одноклеточные существа, животных – паразитов, измененные и погибшие клетки организма.
Стадии фагоцитоза:
1. приближение к объекту
2. прилипание объекта к оболочке фагоцита
3. погружение объекта в фагоцит
4. внутриклеточное переваривание объекта
В цитоплазме фагоцита вокруг объекта фагоцитоза образуется вакуоль – фагосома. К ней подходят лизосомы, и начинается процесс переваривания.
Виды фагоцитоза:
· завершенный (объект полностью уничтожается)
· незавершенный (объект не уничтожается, а быстро размножается в фагоците, который при этом погибает, а микроорганизмы разносятся кровью и лимфой). Это недостаточность фагоцита:
наследственная (нарушение созревания фагоцитов)
приобретенная (результат лучевой болезни, белкового голодания; в старческом возрасте)
3. Пролиферация– процесс размножения клеток, завершающая стадия воспаления. Размножаются клетки мезенхимы, сосудов, крови. В результате на месте очага воспаления восстанавливается ткань либо идентичная разрушенной, либо рубец, который может нарушать функцию органа (в пилорическом отделе желудка на месте язвы иногда образуется келоид, который препятствует эвакуации пищи в12 – перстную кишку).
Проявление воспалений:
· Местные
1. покраснение
2. жар
3. припухлость
4. боль
5. нарушение функций
Покраснение связано с развитием артериальной гиперемии (приток артериальной крови, содержащей оксигемоглобин ярко – красного цвета). Она же формирует и жар (местное повышение температуры). Припухлость возникает вследствие скопления экссудата, он давит на нервные стволы, вызывая боль. Она является результатом работы медиаторов воспаления. Нарушение функции воспаленного органа – это результат нарушения в нем метаболизма, кровообращения и нервной регуляции.
· Общие
Носят защитно – приспособительный характер: увеличивается число лейкоцитов, и изменяется лейкоцитарная формула. Часто возникает лихорадка, развивающаяся под влиянием пирогенов (выделяются нейтрофилами). Изменяется белковый состав крови (увеличивается количество a и b – глобулинов – острое воспаление; y – глобулинов – хроническое воспаление). Лейкоциты фагоцитируют и уничтожают микроорганизмы, повышенная температура тела активизирует лейкоциты и выработку антител. Увеличивается СОЕ (РОЕ), т.к. уменьшается заряд эритроцитов, их количество, но увеличивается количество альбуминов и глобулинов.
Источник
- Стадия альтерации (повреждения ). Выделяют первичную и вторичную альтерацию.
Первичная альтерация возникает в результате непосредственного действия на ткань повреждающего фактора (флогогенного фактора).
Вторичная альтерация – повреждение от действия факторов, образующиеся в процессе воспаления. Например, вследствие вторичных изменений в тканях, вызванных гипоксией; осмотического лизиса, действия лизосомальных ферментов (протеазы, липазы, гликозидазы, фосфатазы), активации СРО и др.
Основными патофизиологическими механизмами развития вторичной альтерации являются:
1. повреждение мембранных и межклеточных структур, а также внутриклеточных
ферментов.
2. расстройство энергетического обеспечения функций и биохимических процессов в поврежденной ткани;
3. нарушение трансмембранного переноса и градиента ионов.
Изменения, сопровождающие стадию альтерации, запускают следующую сосудисто-экссудативную стадию.
2. Вторая стадия воспаления – стадия сосудисто-экссудативных изменений .
1. Кратковременный (1-2 сек) спазм микрососудов, следующий непосредственно за действием флогогенного фактора под действием катехоламинов на специфические адренорецепторы.
2. Артериальная гиперемия (активная, рецепторно-обусловленная) – расширение артериол, капилляров, венул. Характерно увеличение притока артериальной крови при сохранении венозного оттока. В ее основе ферментативное (МАО) разрушение катехоламинов, действие медиаторов воспаления – нейропептида Р, гистамина, серотонина, брадикинина, обладающих сосудорасширяющим действием и способностью повышать проницаемость микрососудов за счет сокращения эндотелиальных клеток. Наблюдается увеличение размеров межэндотелиоцитарных щелей, появляются своеобразные “бреши” в эндотелии и усиливаются процессы микровезикулярного трансэндотелиального транспорта
3. Артериальную гиперемию сменяет венозная гиперемия. Для этой стадии характерно нарушение оттока, следствием чего является увеличение просвета посткапилляров и венул и замедление в них тока крови. Нарушение оттока результат краевого стояния лейкоцитов, микротромбообразования, сдавления сосуда из вне экссудатом.
4. Стаз крови – остановка поступательного движения крови.
На стадии венозной гиперемии формируется воспалительный отек:
Механизмы образования воспалительного отека
Отек – это избыточное накопление жидкости в полостях и тканевых пространствах организма.
Основа отека – процесс экссудации, т.е. выделения экссудата. Экссудат (лат. exsudo — выхожу наружу, выделяюсь; exsudatum: ex- из + sudo, sudatum потеть) — жидкость, выделяющаяся в ткани или полости организма из мелких кровеносных сосудов при воспалении.
Механизмы экссудации:
* повышение проницаемости сосудистой стенки за счет действия провоспалительных медиаторов воспаления
* повышение гидростатического давления тканевой жидкости крови, за счет усиления притока артериальной крови и сдавления окружающих тканей экссудатом.
– повышение коллоидно-осмотического давления в тканевой жидкости, за счет выхода ионов калия из клетки при нарастании ацидоза и повышения концентрации белков в экссудате за счет компонентов гноя и белков плазмы.
Характеристики жидкости, скапливающийся в воспалительном очаге, позволяют определить вид воспалительного процесса. Виды экссудата:
1. Серозный – в отеке содержится транссудат или экссудат, содержащий белок и не содержащий форменных элементов крови.
2. Фибринозный – в отечной жидкости содержится значительное количество фибрина, выпадающего в осадок на воспаленных тканях в виде нитей и пленок.
3. Гнойный – при котором в отечной жидкости содержится большое количество лейкоцитов, в основном погибших.
4. Геморрагический – с отечной жидкостью, содержащей эритроциты (кровь в экссудате).
5. Ихорозный – в отечной жидкости поселяется гнилостная микрофлора.
Значительную роль в переходе жидкой части крови через сосудистую стенку играют физико-химические изменения в очаге воспаления.
Реакция острой фазы воспаления.
Общая реакция организма, следующая непосредственно вслед за альтерацией и направленная на восстановление гомеостаза организма – называется реакцией острой фазы воспаления. Ряд биологически активных веществ, вырабатывающихся в этот период называют «белками острой фазы».
Запускают реакцию острой фазы бактериальные, вирусные инфекции, травмы, ожоги, злокачественные новообразования, тканевые инфаркты, воспалительные состояния. Основные компоненты РОФ:
– Лихорадка
– Лейкоцитоз, со сдвигом лейкоцитарной формулы влево
– Появление в крови белков острой фазы: вырабатываемых гепатоцитами при действии на печень цитокинов и некоторых гормонов. При этом основными индуктороми синтеза острофазных белков считается интерлейкин 1, интерлейкин 6, гамма-интерферон, фактор некроза опухолей. Белки острой фазы (более 20) разделяются на две группы: позитивные острофазные белки (концентрация их в плазме крови в процессе развития острофазовой реакции увеличивается в сотни и тысячи раз) и негативные острофазовые белки (их концентрация в плазме крови в процессе развития острофазовой реакции не изменяется, или даже уменьшается по сравнению с нормой).
Одной из основных функций острофазовых белков является модуляция воспалительной реакции и регенерации тканей. К «главным» белкам острой фазы относят С-реактивный белок и сывороточный амилоид А, концентрация которых в плазме крови после повреждения (воспаление, травма) в течение 6 – 8 часов возрастает в 100 – 1000 раз.
С – реактивный белок способен связывать широкий спектр лигандов – компонентов микроорганизмов, токсинов, частиц поврежденных тканей, препятствуя тем самым их распространению, активируют комплемент по классическому пути, стимулируют процессы фагоцитоза и элиминации вредных продуктов. СРБ взаимодействует с Т-лимфоцитами, фагоцитами и тромбоцитами, блокирует высвобождение фактора некроза опухолей из лейкоцитов,ингибирует выработку тромбина и поддерживает целостность сосудистого эпителия от альтерирующего воздействия на него медиаторов и цитокинов.
Сывороточный амилоид А способен усиливать адгезивность и хемотаксис фагоцитарных клеток и лимфоцитов.
Физико-химические изменения в очаге воспаления:
Ишемия, и, в значительно большей степени, венозная гиперемия и стаз, вызывают усиление гликолиза, в результате чего в тканях очага воспаления накапливается молочная кислота; а нарушения липидного обмена ведут к увеличению концентрации свободных жирных кислот и кислых по своей реакции кетоновых тел. Это приводит к тому, что в очаге воспаления накапливается большое количество свободных ионов водорода, то есть развивается состояние ацидоза.
В динамике изменения кислотно-основного состояния при воспалении различают три фазы. В самый начальный период воспалительной реакции развивается кратковременный первичный ацидоз, связанный с ишемией, в процессе которой в тканях увеличивается количество кислых продуктов. При наступлении артериальной гиперемии кислотно-основное состояние в тканях воспалительного очага нормализуется, а затем развивается длительный выраженный метаболический ацидоз, который вначале является компенсированным (происходит снижение щелочных резервов тканей, но их рН не меняется). По мере прогрессирования воспалительного процесса развивается уже некомпенсированный ацидоз вследствие нарастания концентрации свободных водородных ионов и истощения тканевых щелочных резервов. Концентрация водородных ионов повышается тем больше, чем сильнее выражено воспаление. Для гнойного воспаления характерен очень низкий рН (5.0 – 4.0).
В тканях воспалительного очага происходит резкое изменение осмотического и онкотического давления. При альтерации клеток высвобождается большое количество внеклеточного калия. В сочетании с увеличением количества водородных ионов это приводит к гиперионии в очаге воспаления, а последняя, вызывает повышение осмотического давления. Накопление полипептидов и других высокомолекулярных соединений (гиперонкия) приводит к возрастанию онкотического давления. В результате возрастает степень гидратации тканей и их тургор, то есть напряжение, которое при воспалении увеличивается в 7 – 10 раз, что в свою очередь усиливает альтерацию тканей.
Все описанные выше процессы (расширение и увеличение проницаемости микрососудов, физико-химические изменения в очаге воспаления) обеспечивают переход жидкой части крови через сосудистую стенку и образование воспалительного отека. Сдавливание отечной жидкостью микрососудов (в первую очередь – венул) усиливает состояние венозной гиперемии и стаза. Так формируется плазматический компонент экссудации. Одновременно с образованием отека создаются и благоприятные условия для активного перехода лейкоцитов крови через сосудистую стенку и их движения к центру воспалительного очага. Иначе говоря, для клеточной инфильтрации.
Лейкоцитарные реакции:
Завершающим этапом стадии артериальной гиперемии и максимально выражено в стадию венозной гиперемии происходит миграция лейкоцитов в очаг воспаления (рис.1)
Рис. 1.Миграция лейкоцитов в очаг воспаления, роль эндотелиоцитов.
Нейтрофильные лейкоциты способны за 3 – 12 минут пройти через сосудистую стенку и двинуться в очаг воспаления. Массивное проникновение нейтрофилов через сосудистую стенку приходится на первые 2 часа после начала воспалительного процесса, а их максимальное накопление происходит через 4 – 6 часов. Процесс миграции лейкоцитов обеспечивается наличием взаимодействием адгезивных молекул на поверхности эндотелиальных клеток и мембранах лейкоцитов. Медиаторы воспаления увеличивают представительство адгезивных молекул на эндотелии и лейкоцитах. Характер и порядок движения лейкоцитов (нейтрофилов, моноцитов, лимфоцитов) определяется видом адгезивных молекул на эндотелии (см. рис 2):
Представительство адгезивных молекул на эндотелии в динамике воспаления различно (рис.2). В первые минуты активации эндотелия многократно возрастает экспрессия Р-селектина на эндотелии, обеспечивающего роллинг (неселективную адгезию лейкоцитов на эндотелии). Параллельно повышается экспрессия Е-селектина (обеспечивает необратимую адгезию клеток) и снижается к концу первых суток.
ICAM-1,2 (молекулы межклеточной адгезии) постоянно выявляется на покоящихся эндотелиальных клетках. ICAM-1,VCAM-1 (молекула сосудистой адгезии) – при активации эндотелия.
Рис.2. Динамика экспрессии адгезивных молекул на эндотелии при воспалении
Источник