патфиз учебник новый

111

обладают свойством связываться с элементами наружной клеточной мембраны, общими для многих микробов. Адгезия активирует актин-миозиновую систему фагоцита, что приводит к обхвату фагоцитируемой частицы или клетки выпячиваниями наружной клеточной мембраны, псевдоподиями. По мере присоединения друг к другу близлежащих рецепторов наружной клеточной мембраны фагоцита плазматическая мембрана надвигается на фагоцитируемую клетку или частицу до тех пор, пока частица не будет полностью заключена в вакуоль, которую называют фагосомой. В течение минуты после образования фагосомы цитоплазматические гранулы сливаются с ней и изливают в нее свое содержимое. Заключенный в фагосому микроорганизм подвергается действию целого ряда бактерицидных механизмов, связанных с действием содержимого гранул поли-морфонуклеаров. Действие этих механизмов приводит к биохимической деградации частиц, перемещенных в ходе эндоцитоза внутрь клетки.

Адгезию нейгрофилов и других фагоцитов к объекту фагоцитоза ускоряют и усиливают биоактивные молекулы, получившие название опсонипов (греч. орsoniоп - снабжение пищей). Опсонинами могут быть иммуноглобулины. Через синтез и секрецию иммуноглобулинов, которые как антитела специфичны по отношению к антигенам объектов эндоцитоза, первичный и (или) вторичный иммунный ответ с участием иммунокомпетентных клеток повышает эффективность защитной реакции острого воспаления. При иммунной адгезии относительно стабильный по структуре фрагмент молекулы иммуноглобулина Рс связывается со своим рецептором на поверхности фагоцита. Вариабельный по структуре фрагмент молекулы иммуноглобулина РаЬ фиксируется на объекте фагоцитоза, .образуя на его поверхности с комплементарным РаЬ анти-«геном иммунный комплекс. Таким образом, осуществляется связывание активированного полифорфонуклеара с объектом эндоцитоза.

Иммуноглобулины - это специфические опсопины, которые соединяются с одним определенным антигеном на поверхности объекта фагоцитоза. Если причиной воспаления служит инвазия в организм бактерий, поверхностные антигены которых в прошлом уже стимулировали систему иммунитета, то эффективность защитной реакции острого воспаления особенно велика. Ее повышает специфический вторичный иммунный ответ, который в частности состоит в быстро нарастающей секреции иммунокомпетентными клетками комплементарных к антигенам бактерий иммуноглобулинов-опсонинов.

Способность нейтрофилов и моноцитов к эндоцитозу снижают некоторые острые и хронические инфекционные заболевания и аутоиммунные патологические процессы. Падение способности полиморфонуклеаров и мононуклеарных фагоцитов к эндоцитозу может быть связано со снижением содержания иммуноглобулинов-опсонинов в сыворотке крови. Это обычное следствие врожденного или приобретенного В-клеточного иммунодефицита. В

112

частности это бывает у больных с хроническим сепсисом, при котором избыточная стимуляция клональной экспансии иммунокомпетентных клеток приводит к приобретенному иммунодефициту с недостатком иммуноглобули- нов-опсонинов в сыворотке крови.

Следующим этапом уничтожения чужеродного в ходе острого воспаления через эндоцитоз является дегрануляция. Она заключается в слиянии фагосомы, содержащей объект эндоцитоза, с лизосомами и в образовании фаголизосомы. В фаголизосоме происходят уничтожение и деструкция объекта. Первым в фагосому попадает содержимое специфических (вторичных гранул), содержащих лизоцим, лактоферрин, белок, связывающий витамин В и другие вещества с прямым или опосредованным бактерицидным действием. Затем в фагосому попадает содержание первичных (азурофильных гранул), которые содержат ряд гидролаз.

Уничтожение объектов эндоцитоза, которое в случае фагоцитоза патогенных микроорганизмов составляют прекращение их жизнедеятельности и биохимическая деградация, происходит через действие кисло-родзависимых и кислороднезависмых механизмов. При действии кисло-родзависимых механизмов происходит окисление кислорода НАДФН оксидазной системой, образующей активные формы кислорода, обладающие сильным бактерицидным действием. Кислороднезависимое уничтожение объекта фагоцитоза происходит вследствие высокой концентрации протонов в фаголизосоме, активности в ней гидролаз, а также эффекта бактерицидных протеинов и пептидов. Среди них своим бактерицидным действием выделяются дефензины, то есть белки со структурой, насыщенной аргинином, которые обладают способностью встраиваться в липидный бислой наружной клеточной мембраны, вызывая резкий рост ее проницаемости в участке внедрения для обычно не мигрирующих через мембрану осмолей. В результате гипергипратация клеток служит причиной их цитолиза. Процесс эвдоцитоза и уничтожения его объекта происходит одновременно и взаимозависимо с респираторным взрывом. Под респираторным взрывом понимают резкое увеличение потребления кислорода для образования бактерицидных свободных кислородных радикалов со снижением напряжения (парциального давления) кислорода в клеточном эффекторе воспаления, осуществляющем эндоцитоз. При этом значительно снижается напряжение кислорода в его цитозоле. Стимулом для респираторного взрыва служит контакт с объектом фагоцитоза или высокие концентрации хемоаттрактантов в очаге воспаления. Образование свободных кислородных радикалов при респираторном взрыве может вызвать цитолиз самого фагоцита и служит фактором вторичной альтерации, в том числе и потерявшей приспособительно-защитное значение. Индукция респираторного взрыва обычно происходит одновременно с дегрануляцией. Начальный этап респираторного взрыва -это потеря одного электрона молекулярным кислородом (Оз), что превращает его в супероксид О2. Это происходит через активность

113

связанной с клеточными мембранами оксидазы. Другая основная инициирующая реакция респираторного взрыва - это соединение протонов, высвобождаемых при реакции гексозомонофосфатного шунта, с кислородом, что образует перекись водорода. Образование свободных кислородных радикалов, характеристика которых дана в главе, посвященной ишеми-ческой болезни сердца, при респираторном взрыве фагоцитов в очаге воспаления протекает через спонтанную дисмутацию и с участием ферментов миелопероксидазы, супероксиддисмутазы и каталазы.

Клеточные эффекторы и медиаторы воспаления

Клеточные эффекторы воспаления (флогогены) - это клетки, реализация взаимодействий между которыми, вызывает в тканях местную острую воспалительную реакцию и системные сдвиги регуляции, обмена веществ и функций, составляющие реакцию острой фазы и системную воспалительную реакцию.

Медиаторы воспаления - это вещества, обладающие определенными функциями, которые, отчасти представляя собой агенты ауто-и паракринной регуляции и реализуя межклеточные взаимодействия, способны вызывать в тканях компоненты острой воспалительной реакции.

Многие из флогогенов (медиаторов воспаления) вызывают компоненты острой воспалительной реакции, активируя ее основные клеточные эффекторы, полиморфонуклеарные лейкоциты. Роль нейтрофилов как ключевого клеточного эффектора острого воспаления особенно видна при острой воспалительной реакции, вызванной образованием в тканях иммунных комплексов анти- ген-антитело. Известно, что воспаление, инициирующим моментом которого является образование иммунных комплексов, значительно ослабевает при нейтропении, то есть при снижении содержания нейтрофилов в циркулирующей крови. Иммунные комплексы запускают воспаление через нейтрофилы, наружная поверхность которых содержит рецепторы к относительно стабильной по структуре части молекулы иммуноглобулинов (Ре-фрагмент). Взаимодействие соответствующих рецепторов наружной поверхности нейтрофилов с Ре-фрагментом активирует полиморфонуклеары. Активированные нейтрофилы выделяют массу флогогенов, в частности обладающих свойством вызывать тромбоз микрососудов. Тромбоз сосудов через ишемию вызывает быстрый некроз прилежащих к обтурированным сосудам тканей и формирование полиморфонуклеарных инфильтратов в очагах их некробиотических изменений.

Эволюционно воспаление формировалось в первую очередь как неспецифическая защитная реакция уничтожения потенциально патогенных микроорганизмов после их проникновения во внутреннюю среду организма. Сам по себе богатый арсенал фагоцитов, фиксированных в тканях и цирку-

114

лирующих с кровью, еще не гарантирует надежной защиты организма от болезнетворных бактерий, попадающих во внутреннюю среду из внешней, и эффективных уничтожения и элиминации из внутренней среды всего чужеродного посредством эндоцитоза. Для того, чтобы при воспалении произошел эндоцитоз, необходимы: а) сближение фагоцита и объекта фагоцитоза (патогенного микроорганизма в том числе); б) адгезия микроорганизма на поверхности фагоцита; в) активация плазматической мембраны фагоцита как инициирующий момент эндоцитоза. Некоторые из патогенных микроорганизмов в качестве потенциальных объектов эндоцитоза на своей поверхности содержат лиганды к поверхностным рецепторам нейтрофилов, другие высвобождают хемоаттрактанты и биоактивные вещества, активирующие наружную мембрану фагоцита. Если чужеродный потенциальный объект эндоцитоза не обладает такими свойствами, то в дело вступает система комплемента, функционирование которой реализует три необходимых условия эндоцитоза при воспалении.

Комплементом называют белковый комплекс, состоящий примерно из 20 протеинов, которые присутствуют в плазме крови и в интерстиции (фракции системы комплемента). Больше всего в сыворотке крови содержится фракции системы комплемента СЗ (1,2 г/л). Активация системы комплемента - это алгоритмизированный процесс, состоящий из рада последовательных реакций, продукт каждой из которых служит катализатором последующего этапа активации (следующей реакции). Поэтому для системы комплемента характерен быстрый многократно усиленный ответ на действие первичного стимула ее активации. Это частное проявление общей биологической закономерности потенциально патогенной избыточности защитных реакций в сравнении с силой действия стимулов, их вызывающих. Данная закономерность определяет способность защитных реакций к превращению в звенья патогенеза болезней, патологических процессов и состояний. Так избыточная и на уровне всего организма активация системы комплемента является одним из звеньев патогенеза системной воспалительной реакции, разрушающей структурнофункциональные единицы эффекторов функциональных систем.

Вфизиологических условиях в плазме крови и интерстиции происходит постоянное и очень медленное расщепление СЗ с образованием его продукта СЗb или аналогичной по функциям молекулы. В присутствии ионов магния СЗb, соединяясь с другим элементом системы комплемента фактором В, образует молекулярный комплекс. В составе молекулярного комплекса фактор

Врасщепляется одним из ферментов плазмы крови фактором В. В результате образуется молекулярный комплекс СЗbВb, представляющий собой «СЗконвертазу», способную расщеплять СЗ на СЗа и СЗb. После образования СЗконвертазы возможно быстрое и неограниченное образование СЗb из СЗ, так как отщепление СЗb от СЗ - это начальный этап образования конвертазы. В физиологических условиях этот цикл биохимических реакций блокируется

115

через замещение в составе конвертазы фактора В фракцией системы комплемента фактором Н. В результате молекулярный комплекс становится доступным для взаимодействия с фактором I, инактивирующим СЗb. Инактивированный СЗb в дальнейшем расщепляется трипсиноподобными ферментами.

СЗbВb-конвертаза обладает способностью связываться с углеводными элементами наружной клеточной мембраны некоторых микроорганизмов. Фиксация на поверхности микроорганизмов стабилизирует ее, то есть делает невозможным замещение в ее составе фактора В фактором Н. Стабилизацию конвертазы усиливает другой белок плазмы крови, присутствующий в интерстиции, - пропердин. Связанная с поверхностью микроорганизма конвертаза отщепляет от СЗbВb фракцию СЗb. СЗb ковалентно связывается с наружной мембраной микроорганизма. Таким образом, одна фиксированная на наружной клеточной поверхности СЗbВb-конвертаза позволяет связаться с микроорганизмом большому количеству молекул СЗb. СЗЬ и ее неактивная форма,

фиксированные на поверхности микроорганизмов, представляют собой флогогены с функцией опсонинов, которые обуславливают адгезию микроорганизмов на поверхности фагоцита и активацию плазматической мембраны фагоцита как инициирующий момент эндоцитоза. Адгезия фагоцитов и объ-

ектов фагоцитоза происходит через связывание СЗb и ее неактивной формы со своими рецепторами на поверхности полиморфонуклеаров и макрофагов.

С фиксацией множества молекул СЗb на поверхности фагоцитов завершается альтернативный путь активации системы комплемента, который также называют пропердиновым. Первичная альтерация тканей под воздействием экзогенного этиологического фактора физико-химической природы разрушает защитное покрытие наружных клеточных мембран, преимущественно состоящее из слоя сиаловых кислот. Это делает возможным альтернативную активацию системы комплемента на поверхности поврежденных клеток, которая также состоит в стабилизации на их поверхности СЗbВb-конвертазы с участием пропердина. В результате система комплемента атакует некробиотически измененные клетки своего организма, что обуславливает их цитолиз. Поверхность продуктов цитолиза, в том числе фрагментов плазматической и цитоплазматиче-ских мембран, также пригодна для активации комплемента по пропер-диновому пути. Активация системы комплемента по альтернативному пути в очаге некробиотических изменений в основном происходит на поверхности поврежденных межклеточных структур, эритроцитов, попавших после повреждения микрососудов в интерстиций, на микротромбах и сгустках фибрина, которые все способны связывать СЗb, которая в свою очередь служит субстратом для образования СЗbВb-конвертазы. Таким образом, в очаге некробиотических изменений, связанных с первичной альтерацией, происходит почти полная активация всех поступивших в него неактивных протеинов, составляющих систему комплемента.

Функция системы комплемента состоит не только в атаке патогенных

116

микроорганизмов и своих переродившихся и ставших чужеродными клеток. Активация комплемента в ответ на первичную альтерацию или инфицирование по пропердиновому пути индуцирует острое воспаление как неспецифическую реакцию уничтожения и элиминации всего чужеродного в основном через функционирование фагоцитов крови и тканей. При этом фракции системы комплемента выступают в роли флогогенов.

Специфический иммунный ответ сенсибилизированного определенным иммуногеном организма также усиливается острой воспалительной реакцией, которую вызывает активация системы комплемента по более в филогенетическом отношении молодому классическому пути (был открыт позже пропердинового).

Индукция активации системы комплемента по классическому пути состоит в связывании и активации иммунными комплексами антиген-антитело на поверхности чужеродного объекта фагоцитоза первой фракции системы комплемента СIq. Эта фракция системы комплемента в небольших концентрациях постоянно присутствует в плазме крови и интерстиции. СIq., - это молекула, состоящая из коллагеноподобного стержня, который разветвляется на шесть пептвдных цепочек. Каждая из цепочек оканчивается связывающей антитело субъединицей. Такое строение определяет поливалентность CIq. при связывании антител в составе комплексов антиген-антитело на поверхности чужеродных объектов фагоцитоза. На поверхности объекта эндоцитоза СIq. связывается с одной молекулой иммуноглобулина М или с двумя молекулами иммуноглобулина G.

СIq., фиксированный относительно стабильными по структуре фрагментами молекулы иммуноглобулина Fс на поверхности объекта фагоцитоза, объединяется с двумя другими элементами системы комплемента, ее субъединицами Сlг и Сl5 в молекулярный комплекс, стабилизируемый ионами кальция. В составе данного молекулярного комплекса субъединица С1s приобретает свойство протеолитического фермента. Протеаза Сls расщепляет фракцию системы комплемента С4. В результате расщепления фракции системы комплемента С4 образуются два ее фрагмента, больший С4b, обладающий свойствами протеолитического фермента, и меньший С4а. Фракция системы комплемента С2 образует комплекс с С4b. Этот молекулярный комплекс представляет собой субстрат для Сls. Под влиянием Сls как энзима из данного субстрата образуется молекулярный комплекс С4b2b, который обладает функциями специфичной СЗ-конвертазы.

В результате расщепления фракции СЗ высвобождается ее субъединица СЗb. Молекула СЗb, соединяясь с комплексом С4b2b, превращает его в фермент, расщепляющий фракцию С5. При альтернативном пути активации комплемента ферментом, расщепляющим фракцию системы комплемента С5, является молекулярный комплекс СЗbВb. В дальнейшем активация системы комплемента происходит одинаково как по классическому, так и по альтерна-

117

тивному пути. Механизм блокирования активации системы комплемента по классическому пути состоит в деградации комплекса С4b2b под влиянием С4-связывающего белка или вследствие взаимодействия с СЗb-рецепторами клеточной поверхности в присутствии фактора I.

Фракция системы комплемента С5 расщепляется на короткий пеп-тид С5а и большую часть С5, С5b. С5b фиксируется на объекте фагоцитоза и последовательно связывает фракции системы комплемента С6, С7 и С8. Образованный молекулярный комплекс способствует правильной ориентации одной или более молекул последней фракции системы комплемента С9. Это обуславливает развертывание молекул С9 и их проникновение в липидный бислой наружной мембраны атакуемых микроорганизма или чужеродной клетки. Полимеризация молекул С9 внутри наружной мембраны образует в ней кольцеобразный «мембраноатакующий комплекс», формирующий канал, по которому незатрудненно в соответствии с градиентами осмотических концентраций мигрируют осмоли и вода. Высокое коллоидно-осмотическое давление в клетке приводит к поступлению в нее воды и натрия, что и служит основным механизмом цитолиза.

Основными функциями системы комплемента и его фракции как молекулярных эффекторов острого воспаления являются:

фиксация на поверхности потенциальных объектов фагоцитоза (патогенные микроорганизмы и свои ставшие чужеродными клетки и антигены);

создание градиента концентрации хемоаттрактантов между просветом прилежащих к объекту эндоцитоза микрососудов и поверхностью объекта;

активация фагоцитов циркулирующей крови; индукция их адгезии к эндотелиоцитов в локусе воспаления;

рост проницаемости стенок микрососудов для белков плазмы и форменных элементов крови;

обеспечение эндоцитоза через функционирование фракций системы комплемента в качестве опсонинов;

индукция воспаления как реакции уничтожения и элиминации всего чужеродного после связывания в ходе вторичного иммунного ответа антител с чужеродными антигенами;

воздействие на тучные клетки в качестве стимула для их де-грануляции с высвобождением флогогенов.

СЗа и С5а - небольшие пептиды, отщепляемые при активации комплемента от своих молекул-предшественниц, представляют собой флогогены, обладающие рядом важных функций медиаторов острого воспаления. Они оказывают непосредственное влияние на фагоциты в просвете сосудов, прилежа-

118

щих к локусу нахождения объекта фагоцитоза в интерстиции. СЗа и С5а активируют фагоциты и особенно нейтрофилы, резко повышая потребление полиморфонуклеарами кислорода, что связано с усиленным образованием свободных кислородных радикалов.

Как флогогены СЗа и С5а в первую очередь являются хемоаттрак-тантами и индукторами адгезии нейтрофилов и активированных моноцитов к эндотелию в очаге острого воспаления. Их эффект в качестве медиаторов воспаления, вызывающих адгезию фагоцитов к эндотелиоцитам и выход фагоцитов в интерстиций, в основном реализуется через экспрессию на поверхности полиморфонуклеаров, моноцитов и эндотелиальных клеток ЭЛАМ.

Кроме того, СЗа и С5а обладают свойством активировать тучные клетки и базофилы, высвобождающие целый ряд флогогенов. Активация тучной клетки приводит к высвобождению ею медиаторов воспаления по двум основным путям:

выброс в интерстиций ранее образованных медиаторов из гранул тучной клетки;

образование из арахидоновой кислоты и ее метаболитов медиаторов воспаления и высвобождение новосинтезированных флогогенов во внеклеточное пространство (табл. 2.).

Лейкотриены (ЛТ) - это низкомолекулярные биоактивные молекулы, которые синтезируются и высвобождаются лейкоцитами, макрофагами, тучными и другими клетками в ответ на антигенную стимуляцию или действие иных раздражителей. Синтез ЛТ происходит через окисление арахидоновой кислоты в положении С-5, в результате которого образуется промежуточное соединение лейкотриен А4 (ЛТА4). Катализатором этой реакции является 5- липооксигеназа. Удаление из состава ЛТA4 гамма-глютамилового остатка образует ЛТD4. ЛТD4 лишенный глицина, - это ЛТE4. Гидратирование ЛТА4 приводит к образованию ЛТВ4. Синтез ЛТС4 состоит в добавлении глютатиона к молекуле ЛТА4. ЛТА4 образуется в больших количествах нейтрофилами и тучными клетками в легких больных бронхиальной астмой. ЛТА4 вызывает сокращение гладкомышечных элементов стенок бронхов.

ЛТB4 представляет собой агент аутокринной регуляции активированных нейтрофилов, функционирующих как клеточные эффекторы воспаления в его очаге. ЛТB4 стимулирует адгезию и хемотаксис поли-морфонуклеаров, то есть обладает функциями хемоаттрактанта. Кроме того, эффект ЛТB4 на нейтрофилы усиливает экзоцитоз ими протеолитических ферментов, а также синтез и высвобождение полиморфо-нуклеарами свободных кислородных радикалов.

ЛТС4, ЛТD4, ЛТ4 и фактор активации тромбоцитов составляют медленно реагирующую субстанцию анафилаксии.

120

Тромбоксаны - это ряд биоактивных веществ, которые образуются из арахидоновой кислоты циклооксигеназой. Циклооксигеназа образует из арахидоновой кислоты простагландин G2, который тромбоксансинтетаза превращает в наиболее функционально активный тромбоксан А2. Синтез и высвобождение тромбоксана эндотелиоцитами растет в очаге острого воспаления в ответ на первичную альтерацию стенки микрососудов. Под влиянием тромбоксана А2 в просвете микрососудов зоны острого воспаления происходит агрегация тромбоцитов. При этом предположительно тромбоксан действует через торможение активности аде нилатциклазы кровяных пластинок. Одновременно тромбоксан вызывает сокращение гладкомышечных элементов стенок мик-

рососудов. Биологический смысл секреции тромбоксана эндотелиоцитами при остром воспалении как причины тромбоза и спазма микрососудов - это отграничение от внутренней среды зоны первичной альтерации, очага инфекции и изоляция от всего организма очага злокачественного клеточного роста.

В начальный период острого воспаления его основным клеточным эффектором со свойствами фагоцита является нейтрофил. Функционирование полиморфонуклеаров как эффекторов острого воспаления не приводит к значительным системным последствиям и в основном сводится к эндоцитозу, бактерицидному действию и высвобождению лизо-сомальных ферментов и свободных кислородных радикалов, эффект которых во многом обуславливает вторичную альтерацию. Первые моноциты и лимфоциты из циркулирующей крови появляются в очаге воспаления через 3-6 ч от его начала. Максимума инфильтрация очага воспаления моноцитами и лимфоцитами достигает во вторые-третьи сутки острой воспалительной реакции. За это время происходят активация моноцитов и лимфоцитов и установление между ними функ-