Изменение обмена веществ очаге воспаления

Изменения углеводного, жирового и белкового обмена в очаге воспаления многоплановы и динамичны, поскольку на каждой стадии процесса между метаболическими реакциями возникают новые взаимосвязи, адекватные тем требованиям, которые в каждый конкретный момент предъявляются к клеткам и тканям. Поэтому ниже будут определены только принципиальные изменения этих видов обмена веществ, что необходимо для понимания патогенеза воспалительной реакции.

Углеводный обмен. Начиная с самых ранних стадий воспалительного процесса, в его очаге резко возрастает потребность тканей в кислороде. Несмотря на возникающую артериальную гиперемию, а в дальнейшем — из-за венозной гиперемии, тканям начинает не хватать кислорода. В то же время в воспаленных тканях очень интенсивно используется приносимая в больших количествах с током крови глюкоза. В результате этого усиливается гликолиз, и, как следствие этого, в очаге воспаления происходит накопление больших количеств молочной кислоты.

Характерным для изменений углеводного обмена в очаге воспаления является отсутствие эффекта Пастера, заключающегося в том, что в присутствии кислорода тормозится анаэробное расщепление углеводов. Это обусловлено тем, что при анаэробном расщеплении углеводов на каждую молекулу глюкозы образуется 2 молекулы АТФ, а при аэробном — 38, то есть аэробный путь является гораздо более выгодным для клеток в энергетическом отношении. В условиях развития воспалительной реакции этот механизм нарушается и происходит интенсификация процессов анаэробного расщепления углеводов.

Жировой обмен. В крови, оттекающей от очага воспаления, повышается содержание свободных жирных кислот, так как в воспаленной ткани усиливаются процессы липолиза. Одновременно в этом регионе нарастает количество кетоновых тел, что свидетельствует не только об усилении, но и об извращении жирового обмена.

Белковый обмен. В воспаленных тканях происходит значительное усиление протеолитических процессов, в связи с чем здесь накапливается большое количество аминокислот и полипептидов. Последние в ряде случаев обладают высокой биологической активностью, инициируя ряд метаболических превращений, как в тканях, так и в экссудате.

Физико-химические изменения в очаге воспаления. Как было сказано выше, вследствие усиления гликолиза в тканях очага воспаления накапливается молочная кислота; 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 внутриклеточного 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 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.

Биологически активные вещества в очаге воспаления. В очаге воспаления накапливается большое количество биологически активных веществ, которые меняют течение обменных процессов, вызывают дальнейшую альтерацию тканей и стимулируют процессы пролиферации. К таким веществам в первую очередь относятся лизосомные ферменты, которые, как уже говорилось, «запускают» процессы альтерации, повышают сосудисто-тканевую проницаемость, влияют на клеточный метаболизм и стимулируют пролиферацию.

Второй важной группой биологически активных веществ, концентрация которых в очаге воспаления повышена, являются простагландины. На роли этого класса соединений в динамике воспаления следует остановиться несколько подробнее. В настоящее время считается, что воспалительный агент через активацию фосфолипазы А действует на фосфолипиды клеточных мембран, приводя к образованию арахидоновой кислоты, являющейся основным предшественником простагландинов. При воздействии фермента циклооксигеназы начинается цепь превращений арахидоновой кислоты, в результате которых в очаге воспаления накапливаются простагландины, которые в настоящее время рассматриваются как важнейшие регуляторы воспаления. Они ускоряют кровоток в сосудах воспаленного участка, повышают сосудисто — тканевую проницаемость, усиливают влияние брадикинина на сосуды. Наблюдается тесная связь простагландинов с циклическими нуклеотидами — соединениями, инициирующими целый ряд внутриклеточных метаболических реакций. Установлено, например, что простагландин D повышает в клетке уровень цАМФ и, тормозя тем самым выброс медиаторов, ослабляет интенсивность развития воспалительной реакции. Другой, простогландин F, — повышает уровень клеточного цГМФ, усиливает выброс медиаторов и интенсифицирует течение воспаления.

Наконец, в очаге воспаления обнаружена группа активных полипептидов, которые вызывают повышение температуры тканей, ведут к их некрозу, стимулируют движение лейкоцитов, оказывают влияние на пролиферативные процессы.

Таковы основные нарушения обмена веществ в очаге воспаления.

Источник

На начальном этапе воспаления в ткани
(не только зоны первичной, но и вторичной
альтерации) преобладают реакции
катаболизма, затем — при развитии
артериальной гиперемии и активации
процессов пролиферации, как правило,
начинают доминировать анаболические
реакции.

Углеводный обмен: в очаге воспаления
метаболизм углеводов претерпевает
характерные изменения, выражающиеся в
преобладании гликолиза и развитии
ацидоза.

Проявления

увеличение поглощения тканью кислорода
при одновременном снижении эффективности
окисления глюкозы в процессе тканевого
дыхания;
активация гликогенолиза и гликолиза;
уменьшение уровня АТФ в ткани;
накопление избытка лактата и пирувата.

Липидный обмен: обмен липидов в
очаге воспаления характеризуется
доминированием липолиза над реакциями
их синтеза.

Проявления

активация процессов липолиза и накопление
продуктов липолиза
торможение реакций синтеза липидов
активация перекисного окисления липидов
и накопление перекисей и гидроперекисей
липидов

Изменение обмена веществ очаге воспаления

Рис. 7. — Изменения
метаболизма липидов в очаге воспаления

(по П.Ф. Литвицкому,
2002)

Белковый обменхарактеризуется
преобладанием протеолиза над процессами
протеосинтеза.

Проявления

активация процессов протеолиза и
накопление продуктов протеолиза.
торможение реакций протеосинтеза.
денатурация молекул белка (образование
аутоантигенов).

Изменение обмена веществ очаге воспаления

Рис. 8. — Изменения
метаболизма белков в очаге воспаления
(по П.Ф. Литвицкому,
2002)

Обмен ионов и воды

Для ионов и воды характерен трансмембранный
дисбаланс ионов, увеличение внутриклеточного
содержания Na+иCa2+и внеклеточного содержанияK+и Mg2+, гипергидратация клеток и
отёк ткани в очаге воспаления.

Проявления

нарушения распределения ионов по обе
стороны плазмолеммы; происходит потеря
клеткой K+,Mg2+,
микроэлементов и накопление их в
межклеточной жидкости. В клетку же
поступаютNa+,Ca2+и некоторые другие ионы.
нарушения соотношения между отдельными
ионами как в клетке, так и вне клетки в
результате расстройства механизмов
трансмембранного переноса ионов.
гипергидратация ткани в очаге воспаления
в связи с высокой гидрофильностью
накапливающихся в нём Na+иCa2+, а также
продуктов гидролиза органических
соединений.
высвобождение дополнительного количества
катионов (K+,Na+,Ca2+, железа, цинка)
при гидролизе солей, распаде гликогена,
белков и др. органических соединений,
а также клеточных мембран.
выход большого количества Ca2+из повреждённых внутриклеточных депо
(митохондрий и цистерн эндоплазматической
сети и митохондрий).

Медиаторы воспаления

В ходе первичной и вторичной альтерации
высвобождаются большие количества
разнообразных медиаторов и модуляторов
воспаления.

Медиаторы воспаления — БАВ, образующиеся
при воспалении, обеспечивающие
закономерный характер его развития и
исходов, формирование местных и общих
признаков. По происхождению делятся на
гуморальные (образующиеся в жидких
средах — плазме крови и тканевой
жидкости) иклеточные. Всегуморальные
медиаторы являются предсуществующими,
т.е. имеются в виде предшественников
до активации последних (производные
комплемента, кинины и факторы свертывающей
системы крови).Среди клеточных
медиаторов выделяют предсуществующие
(депонированные в клетках в неактивном
состоянии) — вазоактивные амины,
лизосомальные ферменты, нейропептиды,
ивновь образующиеся (т.е. продуцируемые
клетками при стимуляции) — эйкозаноиды,
цитокины, лимфокины, активные метаболиты
кислорода (таб. 2–4).

Таблица 2. Клеточные предшествующие
медиаторы воспаления

Основные группы	Основные медиаторы	Основные источники	Основные эффекты
Вазоактивные амины	Гистамин	Базофилы Тучные клетки Тромбоциты	Вазодилятация Повышение проницаемости сосудов Спазм гладкой мускулатуры
Вазоактивные амины	Серотонин	Тромбоциты	Зуд Угнетение гранулоцитов Стимуляция моноцитов-макрофагов и фибробластов
Лизосомальные факторы	Протеиназы	Гранулоциты Моноциты-макрофаги	Тканевая деструкция Усиление эмиграции и фагоцитоза Стимуляция моноцитов-макрофагов и фибробластов Пролиферация и активация лимфоцитов
Лизосомальные факторы	Неферментные катионные белки	Гранулоциты	Микробицидность Повышение проницаемости сосуда Дегрануляция тучных клеток Адгезия и эмиграция лейкоцитов
Нейропептиды	Вещество Р Кальцитонин-генродственный пептид Нейрокинин А	С-волокна афферентных нейронов	Вазодилятация Повышение проницаемости сосудов Дегрануляция тучных клеток Спазм гладкой мускулатуры
Нейромедиаторы	Ацетилхолин	Холинергические нейроны	Вазодилятация Спазм гладкой мускулатуры Стимуляция лейкоцитов

Таблица 3. Клеточные, вновь образующиеся,
медиаторы воспаления

Основные группы	Основные медиаторы	Основные источники	Основные эффекты
Производные арахидоновой кислоты (эйкозаноиды)	Простагландины	Моноциты-макрофаги Гранулоциты Тромбоциты	Активация лейкоцитов Вазодилятация Боль
	Тромбоксаны	Моноциты –макрофаги Гранулоциты Тромбоциты	Агрегация тромбоцитов Спазм гладкой мускулатуры Активация гранулоцитов
	Лейкотриены Гидроокси- и гидропер-оксиэйкозатетраеновые кислоты Липоксины	Моноциты-макрофаги Гранулоциты Тромбоциты	Активация лейкоцитов Повышение проницаемости сосудов (ЛTC4, D4, E4) Вазодилятация Спазм гладкой мускулатуры (ЛTC4, D4, E4, липоксины)
Фосфолипиды	Фактор, активирующий тромбоциты	Гранулоциты Тучные клетки Моноциты-макрофаги	Спазм гладкой мускулатуры Вазодилятация Повышение проницаемости сосудов Активация лейкоцитов Агрегация тромбоцитов
Монокины	Интерлейкин-1 Фактор некроза опухоли	Моноциты-макрофаги	Активация лейкоцитов и других клеток Пролиферация и активация лимфоцитов Усиление фагоцитоз Стимуляция пролиферации и активации фибробластов Стимуляция тканевой деструкции
Лимфокины	Фактор, активирующий макрофаги. Фактор, угнетающий макрофаги. Интерлейкин-2	Т-лимфоциты	Активация и угнетение макрофагов Стимуляция гранулоцитов и лимфоцитов Активация естественных киллеров
Активные формы кислорода	Супероксид-анион Гидроксил-анион Пергидроксил-анион Синглетный кислород Перекись водорода Гипохлорид	Гранулоциты Моноциты-макрофаги	Тканевая деструкция Активация гранулоцитов Стимуляция фагоцитоза Угнетение моноцитов
Другие малые молекулы	Окись азота	Моноциты-макрофаги Гранулоциты	Тканевая деструкция Активация гранулоцитов

Таблица 4. Гуморальные медиаторы
воспаления

Основные группы	Основные медиаторы	Основные источники	Основные эффекты
Производные комплемента	С5b-С9 С5а des Arg С5аС3а	Плазма Тканевая жидкость	Тканевая деструкция (С5b-С9) Активация лейкоцитов Повышение проницаемости сосудов (С5а, С3а) Дегрануляция тучных клеток (С5а, С3а) Спазм гладкой мускулатуры (С3а)
Кинины	Брадикинин Каллидин	Плазма Тканевая жидкость	Вазодилятация Повышение проницаемости сосудов Спазм гладкой мускулатуры Угнетение гранулоцитов Стимуляция лимфоцитов и фибробластов Боль
Факторы свертывающей системы крови	Фибринопеп-тиды Продукты деградации фибрина	Плазма	Активация лейкоцитов Усиление фагоцитоза

Источник

Патологическая физиологияТатьяна Дмитриевна Селезнева

24. Изменение обмена веществ в очаге воспаления. Механизмы пролиферации при воспалении

Развитие альтерации, сосудистых изменений в зоне воспаления закономерно сочетается с типовыми расстройствами метаболизма. Причем на стадии артериальной гиперемии возникает резкое увеличение интенсивности обмена веществ в связи с усилением оксигенации, трофики воспаленной ткани за счет возрастания кровотока в системе микроциркуляции. Однако последовательная смена артериальной гиперемии венозной в зоне воспаления приводит к развитию явлений престаза, стаза, резкому снижению напряжения кислорода, что обусловливает подавление окислительно-восстановительных реакций, накопление промежуточных продуктов гликолиза, липолиза, протеолиза, в частности молочной, пировиноград-ной, жирных кислот, аминокислот и др. Избыточное накоп-ление кислых метаболитов лежит в основе развития в зоне альтерации в начале компенсированного, а затем декомпенсированного метаболического ацидоза.

На фазе венозной гиперемии в связи с развитием локального метаболического ацидоза возникает комплекс типовых нарушений: набухание митохондрий, разобщение процессов окислительного фосфорилирования и дыхания, снижение уровня макроэргических соединений в клетках, подавление различных энергозависимых реакций, в частности трансмембранного переноса ионов, синтеза белков и др.

В условиях ацидоза возникает выраженная дестабилизация биологических мембран, в частности цито-плазматических и лизосомальных. Секреция нейтрофилами и моноцитами протеиназ, катепсинов, миелопероксидазы, катионных белков, кислых гид-ролаз, эластазы в зоне альтерации воздействует на межклеточный матрикс очага воспаления, приводя к его деградации.

Продукты стимулированных нейтрофилов вызывают дегрануляцию тучных клеток, активируют систему комплемента, калликреин-хининовую систему, систему свертывания крови и фибринолиза.

Пролиферация является завершающей фазой развития воспаления, обеспечивающей репаративную пролиферацию тканей на месте очага альтерации. Размножение клеточных элементов начинается по периферии очага воспаления, в то время как в центре его могут еще сохраняться явления альтерации и экссудации.

Восстановление и замещение поврежденных тканей начинается с выхода из сосудов молекул фибриногена и образования фибрина, который формирует своеобразную сетку, каркас для последующего клеточного размножения.

Деление, рост и перемещение фибробластов возможно только после их связывания с фибрином или коллагеновыми волокнами.

Наряду с фибробластами размножаются и другие тканевые и гематогенные клетки. Из тканевых клеток пролиферируют эндотелиальные клетки, которые формируют новые капилляры.

Фибробласты вместе с вновь образованными сосудами образуют грануляционную ткань. Это, по существу, молодая соединительная ткань, богатая клетками и тонкостенными капиллярами, петли которых выступают над поверхностью ткани в виде гранул. Грануляционная ткань постепенно превращается в волокнистую ткань, называемую рубцом.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Изменение обмена веществ очаге воспаления

Медиаторы воспаления

Похожие главы из других книг: