Воспаление

Определение понятия «воспаление»
Воспаление – это сформировавшаяся в процессе эволюции защитно-приспособи-тельная реакция организма, направленная на локализацию, уничтожение или удаление из организма патогенного агента и характери-зующаяся явлениями альтерации, экссуда-ции и пролиферации.
2

* Соотношение компонентов воспалительной реакции (по: А.Ш.Зайчик, Л.П.Чурилов)
1 – первичная альтерация; 2 – вторичная альтерация
повреждающий
фактор
альтерация
1
2
экссудация
пролиферация
3

стимуляция
пролиферации
высвобождение
гистамина
дегрануляция
тучных клеток
появление каналов
в эндотелии
АЛЬТЕРАЦИЯ
повреждение
лизосомных мембран
выход
ферментов
из лизосом
дезорганизация
соединительной
ткани
повышение
сосудисто-
тканевой
проницаемости
лизис мембран
расщепление
фосфолипидов
мембран
Альтерация как пусковой фактор воспаления
образование
арахидоновой
кислоты
образование
простагландинов
и лейкотриенов
активация
системы
комплемента
активация
иммунных
процессов
активация
фактора
Хагемана
+
α-глобулин
фактор проницаемости
активация калликреина
активация кининов
экссудация
фагоцитоз
отёк
4

* Участие различных фракций комплемента в воспалительном процессе
альтернативный
путь активации
комплемента (чуже-
родные белки и поли-
пептиды, плазмин,
тромбин, эндотоксины,
пропердин)
классический
путь активации
комплемента
(комплексы
«антиген-антитело»
с антителами
классов G и М)
фракции комплемента
С1, С2, С4
фракции комплемента
C3, B, D
образование фракций комплемента С3
С3a + C3b
фагоцитоз
проницаемость сосудов
образование комплекса «мембранной
атаки» С5+С6+С7+С8 +С9
хемотаксис
лизис клетки
В О С П А Л Е Н И Е
5

* Экссудация
Экссудативное воспаление подразделяется на следующие виды:
1. Серозное воспаление с жидким экссудатом, содержащим белок и не содержащим форменные элементы крови.
2. Фибринозное воспаление, при котором экссудат содержит зна-чительное количество фибрина, выпадающего в осадок на воспалён-ных тканях в виде нитей и плёнок.
3. Гнойное воспаление: в экссудате содержится большое количество лейкоцитов, в основном, погибших.
4. Геморрагическое воспаление – с экссудатом, содержащим эритро-циты (кровь в экссудате).
5. Ихорозное (гнилостное) воспаление, в процессе которого в экссудате поселяется гнилостная микрофлора.
В развитии экссудации важную роль играют изменения сосудистого тонуса при воспалении
Экссудация – это процесс накопления жидкости в тканях воспалительного очага.
6

Динамика сосудистой реакции при воспалении
ишемия
артериальная
гиперемия
нейротонического
типа
артериальная
гиперемия
нейропаралитического
типа
венозная
гиперемия
7

* Виды повышения проницаемости сосудов при воспалении (по: S.L.Robbins)
изменение проницаемости
0 1/2 1 2 3 4 5 6
время (часы)
А. Ранний (транзиторный)
вид проницаемости.
А
Б. Немедленный (длитель-
ный) вид проницаемости.
Б
В. Отсроченный вид
проницаемости.
В
8

* Различные типы строения стенки капилляров (по: Ю.И.Афанасьеву)
А
А – соматический
капилляр
Б – фенестрированный
капилляр
Б
В – капилляр перфори-
рованного типа
В
1 – эндотелиоцит
2 – базальная мембрана
3 – фенестры
4 – щели (поры)
5 – перицит
6 – нервное окончание
1
5
6
2
3
4
9

* Гнойное воспаление (по: W.Böcker, H.Denk, Ph.U.Heitz)
нейтрофильный
гранулоцит
макрофаг
микробы
некротический
нейтрофильный
гранулоцит
фибрин
мышечное
волокно
гной
флегмона
абсцесс
фибринозная
пиогенная
мембрана
абсцесса
эмпиема
полость
мезотелия
10

* Фагоцитоз
Фагоцитоз – это процесс поглощения и перевари-вания клеткой различных корпускулярных агентов (частиц), которые являются или становятся инородными для всего организма или отдельных его частей.
Внутриклеточному захвату и перевариванию могут подвер-гаться не только корпускулярные агенты, но и жидкие. Захват клетками капель жидкости и использование этих жидкостей в процессах внутриклеточного пищеварения носит название пиноцитоза.
Явление фагоцитоза было открыто в конце декабря 1882 года И.И.Мечниковым, и в дальнейшем, в результате его работ на протяжении четверти века было доказано, что фагоцитоз – это один из основных защитных механизмов воспалительной реакции, поскольку он направлен на уничтожение её причин-ного фактора.
11

* Взаимодействие эндотелиоцитов и лейкоцитов в процессе воспаления (по: W.Böcker, H.Denk, Ph.U.Heitz)
А
СЕЛЕКТИН
L-selektin
(LECAM-1)
ИНТЕГРИНЫ:
β1: VLA-4 β2: LFA-1
MAC-1
p 150-95
А – соотношение регу-ляторов фагоцитоза в фагоците и эндотели-альной клетке.
Б – схема связей пар компонентов адгезии в фагоците и эндотелиоци-те.
В – динамика во времени эндотелиальных факто-ров адгезии.
лейкоцит
эндотелиоциты
СЕЛЕКТИНЫ:
E-selektin (ELAM-1)
P-selektin (GMP-140)
ИММУНОГЛОБУЛИНЫ:
ICAM-1
ICAM-2
VCAM-1
Б
э
н
д
о
т
е
л
и
о
ц
и
т
ы
нейтрофильный
лейкоцит
E-selektin ------- sLeA
P-selektin ------- sLeX
ICAM-2 ---------- LFA-1
ICAM-1 ---------- MAC-1
моноцит
GlyCAM ------ L-selektin
ICAM-1 ------ LFA-1
GlyCAM ---L-selektin
VCAM-1-------VLA-4
В
динамика активности
время
Р-селектин
Е-селектин
ICAM-1
VCAM-1
12

* Краевое стояние лейкоцитов (по: W.Böcker, H.Denk, Ph.U.Heitz)
1
базальная
мембрана
эндотелиоцит
Р – селектин
фактор активации тромбоцитов
Е – селектин
иммуноглобулиноподобный домен
1
2
1
2
3
4
МИКРОБЫ
хемотаксис
маргинация
эндотелиально-лейко-
цитарная адгезия
активация
стабильная
адгезия
стадии процесса
13

Краевое стояние лейкоцитов (электронная микрофотография кардиомиоцита)
лейкоцит
капилляр
14

* Прохождение лейкоцита через стенку сосуда (по: W.Böcker, H.Denk, Ph.U.Heitz)
базальная
мембрана
эндотелиоцит
МИКРОБЫ
хемотаксис
формирование рецепторов
хемотаксиса на переднем
полюсе лейкоцита
формирование рецепторов
хемотаксиса на переднем
полюсе лейкоцита
формирование рецепторов
хемотаксиса на переднем
полюсе лейкоцита
формирование рецепторов
хемотаксиса на переднем
полюсе лейкоцита
формирование рецепторов
хемотаксиса на переднем
полюсе лейкоцита
формирование рецепторов
хемотаксиса на переднем
полюсе лейкоцита
формирование рецепторов
хемотаксиса на переднем
полюсе лейкоцита
формирование рецепторов
хемотаксиса на переднем
полюсе лейкоцита
формирование рецепторов
хемотаксиса на переднем
полюсе лейкоцита
формирование рецепторов
хемотаксиса на переднем
полюсе лейкоцита
формирование рецепторов
хемотаксиса на переднем
полюсе лейкоцита
формирование рецепторов
хемотаксиса на переднем
полюсе лейкоцита
формирование рецепторов
хемотаксиса на переднем
полюсе лейкоцита
формирование рецепторов
хемотаксиса на переднем
полюсе лейкоцита
формирование рецепторов
хемотаксиса на переднем
полюсе лейкоцита
15

Переход лейкоцита через сосудистую стенку
(электронная микрофотография кардиомиоцита)
лейкоцит
просвет
капилляра
псевдоподия
лейкоцита
16

* Механизмы движения фагоцита (амёбоидное движение)
МИКРОБЫ
кровеносный сосуд
интерлейкин-8,
лейкотриен В4
и другие цитокины
усиление выработки энергии
в фагоците анаэробным
путём
В О С П А Л Е Н И Е
17
х
е
м
о
т
а
к
с
и
с

* Механизмы движения фагоцита (по принципу «зубной пасты»)
МИКРОБЫ
х
е
м
о
т
а
к
с
и
с
интерлейкин-8,
лейкотриен В4
и другие цитокины
усиление выработки энергии
в фагоците анаэробным
путём
В О С П А Л Е Н И Е
ГЕЛЬ
ЗОЛЬ
18

* Механизмы движения фагоцита (по принципу ракеты)
МИКРОБЫ
интерлейкин-8,
лейкотриен В4
и другие цитокины
усиление выработки энергии
в фагоците анаэробным
путём
В О С П А Л Е Н И Е
микротрубочки
ЭПР
ГЕЛЬ
ЗОЛЬ
микротрубочки
ЭПР
х
е
м
о
т
а
к
с
и
с
19

Приближение фагоцита к объекту (электронная микрофотография кардиомиоцита)
микроб
лейкоцит
20

* Схематическое изображение фагоцита с различными стадиями фагоцитоза бактерий(по: W.Böcker, H.Denk, Ph.U.Heitz)
IgM
C3b
C3b-рецептор
IgG
IgG-Fc-рецептор
1
2
3
4 1. Бактерия.
2 – 4 . Разные ста-дии адгезии бактерий на поверхности фаго-цита с помощью раз-личных рецепторов и иммуноглобулинов.
5. Захват бактерии фагоцитом.
6. Фагосома.
7. Первичная лизо-сома.
8. Фаголизосома.
5
6
7
8
ФАГОЦИТ
21

* Роль сил поверхностного натяжения и опсонинов в процессах адгезии фагоцита и объекта фагоцитоза и погружения объекта в фагоцит (по: S.Mudd и Л.А.Зильбер)
объект
фагоцитоза
ФАГОЦИТ
S1
S1 – вектор сил поверхностного натяжения на границе фагоци-тируемой частицы и жидкой среды.
S2
S2 – вектор сил поверхностного натяжения на границе фагоцита и жидкой среды.
S3
S3 – вектор сил поверхност-ного натяжения на границе фагоцита и фагоцитируемого объекта. φ − угол между век-торами S2 и S3.
Равновесие указанных выше сил определяется уравнени-ем:
S1 = S3 + S2 * cos φ
Если значение левой части уравнения меньше значения правой, то произойдет адге-зия и последующее погру-жение объекта в фагоцит; в противном случае ни адге-зии, ни погружения не будет.
φ
ОПСОНИНЫ
-
+
+
Воздействуя на мембрану фагоцита, опсонины так меня-ют значение векторов сил по-верхностного натяжения, что способствуют адгезии и погру-жению объекта в фагоцит.
22

* Варианты погружения объекта в фагоцит
А. Образование
фагоцитом
псевдоподий
Б. Инвагинация
объекта в
фагоцит
Усиление аэробного образования энергии в фагоците, взаимодействие противоположных зарядов объекта
и фагоцита, усиление хемотаксиса, влияние опсонинов и бактериотропинов, изменение сил поверхностного натяжения в месте контакта фагоцита и объекта
В. Захват объекта
несколькими
фагоцитами
23

Захват объекта двумя фагоцитами (электронная микрофотография кардиомиоцита)
лейкоциты
микроб
капилляр
24

* «Респираторный взрыв» в фагоците и образование бактерицидных веществ (по: А.Н.Маянский, Д.Н.Маянский)
м ф
е а
м г
б о
р ц
а и
н т
а а
р е ц е п т о р ы
бактериальных клеток
оксидаза
НАДФ-Н НАДФ
пентозофосфатный шунт
Н+
О2
+
-
О2
-
+
Н2О2
1О2
ОН-
25

Переваривание лейкоцитом бактерий (электронная микрофотография)
лейкоцит
бактерия
лизосома
пищеварительная
вакуоль
26

* Судьба фагоцита и объекта фагоцитоза
фагоцит
уничтожение
объекта
фагоцитоза
ГИБЕЛЬ
ФАГОЦИТА
симбиоз фагоцита
и объекта фагоцитоза
(незавершённый фагоцитоз)
туберкулёзные
микобактерии;
бруцеллы;
салмонеллы;
грибки;
малярийный
плазмодий;
бактерии лепры
(рост и
размножение)
образование
макрофагальных
гранулом
эпителиоид-
ные клетки
гигантские
клетки типа
Тутона
грануломатоз с эпителиоидно-
клеточными грануломами
27

Нарушения обмена веществ в очаге воспаления
Изменения обмена веществ в очаге воспаления много-плановы и динамичны, поскольку на каждой стадии процес-са между метаболическими реакциями возникают новые взаимосвязи, адекватные тем требованиям, которые в каж-дый конкретный момент предъявляются к клеткам и тканям. Поэтому на последующих слайдах будут представлены только «ключевые» изменения обмена веществ, анализ которых необходим для понимания патогенеза воспали-тельной реакции.
В целом, можно сказать, что в очаге воспаления наблюдается «пожар обмена», то есть резчайшая интенсификация (и извраще-ние нормального течения) обмена веществ.
28

* Совместное действие клеточных и плазменных медиаторов при воспалении (по: W.Böcker, H.Denk, Ph.U.Heitz)
КЛЕТОЧНЫЕ МЕДИАТОРЫ
нейтрофильный
гранулоцит,
моноцит,
эндотелиоцит
нейтрофильный
гранулоцит,
тучная клетка,
тромбоцит
базофильный
гранулоцит,
тучная клетка
фактор
активации
тромбоцитов
(ФАТ)
лейкотриены
простагландины,
простациклины
гистамин
МЕДИАТОРЫ ПЛАЗМЫ
фактор
Хагемана
факторы
системы
комплемента
(С3а/С5а)
факторы
свёртывания
крови
калликреин-
кининовая
система
факторы
фибринолиза
кинины
вазодилатация
повышение
сосудистой
проницаемости
ОТЁК
активация нейтрофильных
гранулоцитов и моноцитов
29

* Метаболизм гистамина в очаге воспаления
тучная клетка,
базофил
гистидин
свободный
гистамин
повреждение
ткани и освобождение
лабильного гистамина
освобождение
лабильного
гистамина
N-метилтрансфераза,
диаминоксидаза
N-метилимидазолуксусная
кислота;
рибозилимидазолуксусная
кислота
боль, вазодилатация, повышение сосудисто – тканевой
проницаемости
30

* Метаболизм кининовой системы в очаге воспаления
фактор Хагемана
(XII фактор)
фибрин
тромбоз
повреждённая
поверхность,
изменение рН,
температуры
активация
прекалликреина
прекалликреин
калликреин
кининоген
брадикинин
инактивированные
пептиды
кининаза
вазодилатация,
повышение
проницаемости,
боль
плазмин
фибринолиз
31

Метаболизм арахидоновой кислоты в очаге воспаления
фосфолипаза А2
фосфолипиды
клеточных мембран
арахидоновая кислота
хемотаксичес-
кие липиды
хемо-
таксис
ЛЕЙКОТРИЕНЫ
(хемотаксис,
повышение
проницаемости,
бронхоспазм)
ПРОСТАГЛАНДИНЫ
(вазодилатация,по-
вышение проницае-
мости, торможение
агрегации тромбо-
цитов)
ТРОМБОКСАН А2
(агрегация тромбо-
цитов, вазоконст-
рикция)
липооксигеназа
циклооксигеназа
32

Цитокины и воспаление
Цитокины – низкомолекулярные белки (полипептиды или гликопротеины) – посредники межклеточных взаимоотноше-ний при воспалении, формировании иммунного ответа, гемо-поэзе и ряде других межклеточных и межсистемных взаимо-отношений.
Интерлейкины IL-8 и IL-16 обеспечивают хемотаксис нейтрофилов, Т-лимфоцитов, базофилов и эозинофилов.
Провоспалительные цитокины: интерлейкины 1, 6, 8, 12, 18, гамма-интер-ферон, альфа- и бета-факторы некроза опухолей, фактор гемопоэза.
Провоспалительные эффекты связаны с возможностью цитокинов активиро-вать клетки иммунной системы, способствовать их дифференцировке, стимули-ровать выработку иммуноглобулинов, обеспечивать хемотаксис и адгезию лейкоцитов.
Противовоспалительные цитокины: ингибитор интерлейкина I, интерлейкин 10, альфа-, бета- и дельта-интерфероны.
Противовоспалительное действие связано с возможностью этих цитокинов ингибировать провоспалительные интерлейкины и фагоциты, снижать актив-ность клеток – естественных киллеров, а также активность В- и Т-лимфоцитов.
33

Последовательные механизмы выработки цитокинов в очаге воспаления
бактерия
ЛПС
ЛПС – липополисахариды микробной клетки; ИЛ-1 – интерлейкин-1; ФНО – фактор некроза опухолей
ЛПС
макрофаг
ЛПС
ИЛ-1
ИЛ-1
макрофаг
ИЛ-1
ФНО
ФНО
34

* Эффекты действия цитокина интерлейкин-1 в очаге воспаления
макрофаг
интерлейкин-1
печень
гипоталамус
В-лимфоциты
фибробласты
Т-лимфоциты
выработка
белков ост-
рой фазы
выработка
антител
пролиферация
фибробластов
выработка
лимфокинов
выработка
интерлейкина-2
лихорадка
обратная положительная связь
35

* Роль цитокинов в обеспечении взаимодействия Т-лимфоцитов и макрофагов в очаге воспаления
ИЛ-1, ИЛ-2 – интерлейкины 1 и 2; ГИФ – гамма-интерферон
Т-лимфоцит
ИЛ-2
ИЛ-2
ИЛ-1
ИЛ-1
ГИФ
макрофаг
36

* «Каскад цитокинов», обеспечивающий взаимодействие Т - и В - лимфоцитов в очаге воспаления
ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-4 – ИЛ-6 – интерлейкины
ИЛ-2
ИЛ-1
Т-хелпер
Т-лимфоцит
антиген
ИЛ-2
ИЛ-4
ИЛ-5
ИЛ-6
В-лимфоцит
АНТИТЕЛА
37

Цитокины как индукторы белков острой фазы воспаления
ПЕЧЕНЬ
ИЛ-1 – интерлейкин-1
ИЛ-6 – интерлейкин-6
ИЛ-11 – интерлейкин-11
ФНОα – фактор некроза
опухолей
ИФγ – γ- интерферон
ОСМ – онкостатин М
(+) – эффект усиления
( - ) – ингибирующее действие
ГИПОТАЛАМУС,
ГИПОФИЗ,
НАДПОЧЕЧНИКИ
глюко-
кортикоиды
ИЛ-1
–
+
ФНОα
+
повышение
температуры
ИФγ
ОСМ
ИЛ-6
ИЛ-11
БЕЛКИ ОСТРОЙ
ФАЗЫ
инсулин
–
38

* Соотношение системных и местных механизмов воспалительного процесса
медиаторы воспаления
местное
действие
системное
действие
альтерация,
экссудация,
пролиферация,
тромбоз, стаз,
лейкоцитарный
вал
колоние-
стимули-
рующий
фактор
гистамин
фактор
некроза
опухолей
протеазы
интер-
лейкины
лейко-
цитоз
аритмия,
бронхо-
спазм,
вазоди-
латация
цитоток-
сические
эффекты,
полиор-
ганная
недоста-
точность
ДВС-син-
дром, гипо-
тензия,
гемокон-
центрация
лихо-
радка,
диарея,
рвота
39

Пролиферация
Пролиферация является одним из трех основных компонентов воспалительной реакции и заключается в разрастании клеточных элементов и ткани в целом, причем это разрастание направлено на замещение тканевого де-фекта, возникшего в процессе воспаления. Таким образом, в целом пролиферация имеет несомненный саногенетичес-кий характер.
Пролиферация может играть и патогенетическую роль. Во-первых, нередко заживление воспаленных ран проис-ходит не per primed intentionem (первичным натяжением), а per secundam intentionem (вторичным натяжением), когда образуются грануляции, а после заживления остается де-фект паренхимы, замещаемый рубцом. Во-вторых, проли-ферация часто является избыточной, что также ведет к на-рушению нормального строения ткани. В-третьих, длитель-ное сочетание процессов альтерации и пролиферации мо-жет привести к опухолевому перерождению данной ткани.
Однако первично пролиферация направлена на ликви-дацию последствий воспаления.
40

* Пролиферативные процессы при воспалении (по: W.Böcker, H.Denk, Ph.U.Heitz)
β - фактор роста
фибробластов
фактор роста
тромбоцитов
β - фактор роста
фибробластов
α- фактор некроза
опухолей
пролиферация
и активация
ангиогенез
макрофаг
фибробласт
41

Пролиферация хрящевой ткани в процессе воспаления в кости (экспериментальный остеомиелит)
зона резервного
гиалинового хряща
зона пролиферирующего
хряща
зона гипертрофированного
хряща
зона резорбции
хряща
костная
ткань
42

эндотелиальная
клетка
гигантская
клетка
Лангганса
фибробласт
туберкулёзная гранулома
эндотелиальная
клетка
фибробласт
гигантская
клетка
неинфекционная гранулома
с гигантскими клетками
грануломогенное
раздражение,
медиаторы
воспаления
первичная
гранулома
фактор
деактивации
макрофагов
Т - лимфоцит
лимфокины
Схема развития грануломатозного (пролиферативного) воспаления (по:W.Böcker, H.Denk, Ph.U.Heitz)
макрофаг
лимфокины
грануломогенное
раздражение,
медиаторы
воспаления
43

Кардинальные признаки воспаления
44