Эволюция воспаления у человека
Воспале́ние (лат. inflammatio) — это комплексный, местный и общий патологический процесс, возникающий в ответ на повреждение (alteratio) или действие патогенного раздражителя и проявляющийся в реакциях, направленных на устранение продуктов, а если возможно, то и агентов повреждения (exudatio и др.) и приводящий к максимальному восстановлению в зоне повреждения (proliferatio).
Воспаление — защитно-приспособительный процесс.
Воспаление свойственно человеку и животным, в том числе низшим животным и одноклеточным организмам в упрощённом виде[1]. Механизм воспаления является общим для всех организмов, независимо от локализации, вида раздражителя и индивидуальных особенностей организма.
История[править | править код]
Уже в древние времена внешние признаки воспаления описал римский философ и врач Авл Корнелий Цельс (ок. 25 до н. э. — ок. 50 н. э.):
- лат. rubor — краснота (местное покраснение кожных покровов или слизистой).
- tumor — опухоль (отёк).
- calor — жар (повышение местной температуры).
- dolor — боль.
Дополнил Гален (129 — ок. 200 гг. н. э.), добавив - functio laesa — нарушение функции.
В конце XIX столетия И. И. Мечников считал, что воспаление — это приспособительная и выработанная в ходе эволюции реакция организма и одним из важнейших её проявлений служит фагоцитоз микрофагами и макрофагами патогенных агентов и обеспечение таким образом выздоровления организма. Но репаративная функция воспаления была для И. И. Мечникова сокрыта. Подчеркивая защитный характер воспаления, он в то же время полагал, что целительная сила природы, которую и представляет собой воспалительная реакция, не есть еще приспособление, достигшее совершенства. По мнению И. И. Мечникова, доказательством этого являются частые болезни, сопровождающиеся воспалением, и случаи смерти от них[2].
Большой вклад в изучение воспаления внесли Джон Хантер (1728—1794), Франсуа Бруссе (1772—1838), Фридрих Густав Якоб Генле (1809—1885), Симон Самуэль (1833—1899), Юлиус Фридрих Конхайм (1839—1884), Алексей Сергеевич Шкляревский, (1839—1906), Рудольф Вирхов (1821—1902), Пауль Эрлих (1854—1915), Илья Ильич Мечников (1845—1916).
Этиология[править | править код]
Патогенные раздражители (повреждающие факторы) по своей природе могут быть:
- Физическим — травма (механическое повреждение целостности ткани), отморожение, термический ожог.
- Химическими — щелочи, кислоты (соляная кислота желудка), эфирные масла, раздражающие и токсические вещества (алкоголь (спирты) и некоторые лекарственные препараты[3], см. Токсические гепатиты).
- Биологическими — возбудители инфекционных заболеваний: животные паразиты, бактерии, вирусы, продукты их жизнедеятельности (экзо- и эндотоксины). Многие возбудители вызывают специфические воспаления, характерные только для определённого вида инфекции (туберкулёз, лепра, сифилис). К биологическим повреждающим факторам также относят иммунные комплексы, состоящие из антигена, антитела и комплемента, вызывающие иммунное воспаление (аллергия, аутоимунный тиреодит, ревматоидный артрит, системный васкулит). При аллергии не указан следующий механизм неинфекционного воспалительного ответа. Не берется во внимание, что любая аллергическая реакция приводит к повреждению тканей. Что при определенных условиях, когда происходит сенсибилизация организма больного (выработка иммуноглобулина Е) и прикрепление его на внутренней поверхности кровеносных сосудов будущих органов-мишеней, которые повреждаются аллергическими реакциями немедленного типа в результате выхода «медиаторов воспаления». (Аллергология и иммунология: национальное руководство под ред. Р.М. Хаитова, Н.И. Ильиной.- М. ГЭОТАР-МЕДИА, 2009.-656 с.- ISBN 978-5- 9704-0903-9/
Клиника и патогенез[править | править код]
Клинические симптомы воспаления:
- Покраснение (гиперемия).
- Местное повышение температуры (гипертермия).
- Отёк (ацидоз способствует диссоциации солей и распаду белков, что приводит к повышению осмотического и онкотического давления в повреждённых тканях, приводящему к отёкам).
- Боль.
- Нарушение функции.
Процесс воспаления делят на три основных стадии:
- Альтерация — повреждение клеток и тканей.
- Экссудация — выход жидкости и клеток крови из сосудов в ткани и органы.
- Пролиферация (или продуктивная стадия) — размножение клеток и разрастание ткани, в результате чего и происходит восстановление целостности ткани (репарация).
Альтерация[править | править код]
Альтерация (позднелат. alteratio, изменение[4]) — стадия начала воспаления. Патогенный раздражитель, воздействуя на ткани организма, вызывает первичную альтерацию — повреждение и последующий некроз клеток. Из лизосом погибших клеток (в том числе гранулоцитов) высвобождаются многочисленные ферменты (влияющие на белки и пептиды, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты), которые изменяют структуру и нарушают нормальный обмен веществ окружающей очаг воспаления соединительной ткани и сосудов (вторичная альтерация).
В зоне первичной альтерации интенсивность метаболизма снижена, так как функции клеток нарушены, а в зоне вторичной альтерации повышена, в основном за счёт обмена углеводов (в том числе гликолиза полисахаридов). Повышается потребление кислорода и выделение углекислоты, однако потребление кислорода превышает выделение углекислоты, так как окисление не всегда проходит до окончательного образования углекислого газа (нарушение цикла Кребса). Это приводит к накоплению в зоне воспаления недоокисленных продуктов обмена, имеющих кислую реакцию: молочной, пировиноградной, L-кетоглутаровой и др. кислот. Нормальный уровень кислотности ткани с pH 7,32—7,45 может повышаться до уровня 6,5—5,39 (при остром гнойном воспалении), возникает ацидоз[5].
На месте повреждения расширяются сосуды, вследствие чего увеличивается кровоснабжение, происходит замедление кровотока и как следствие — покраснение, местное повышение температуры, затем увеличение проницаемости стенки капилляров ведёт к выходу лейкоцитов, макрофагов и жидкой части крови (плазмы) в место повреждения — отёк, который в свою очередь сдавливая нервные окончания вызывает боль и всё вместе — нарушение функции. Воспаление регулируют медиаторы воспаления — гистамин, серотонин, непосредственное участие принимают цитокины — брадикинин, калликреин (см. Кинин-калликреиновая система), IL-1 и TNF, система свёртывания крови — фибрин, фактор Хагемана, система комплемента, клетки крови — лейкоциты, лимфоциты (Т и В) и макрофаги. В повреждённой ткани усиливаются процессы образования свободных радикалов.
Механизмы возникновения воспаления[править | править код]
Митохондриально-зависимый механизм[править | править код]
Из-за повреждения клеток при травме, митохондриальные белки и мтДНК попадают в кровоток. Далее эти митохондриальные молекулярные фрагменты (DAMPs) распознаются Толл-подобными (TLRs) и NLR рецепторами. Основным NLR-рецептором участвующим в процессе является рецептор NLRP3. В нормальном состоянии белки NLRP3 и ASC (цитозольный адаптерный белок) связаны с ЭПР, при этом белок NLRP3 находится комплексе с белком TXNIP. Активация рецепторов приводит к их перемещению в перинуклеарное пространство, где под действием активных форм кислорода, вырабатываемых поврежденными митохондриями, белок NLRP3 высвобождается из комплекса.[6] Он вызывает олигомеризацию белка NLRP3 и связывание ASC и прокаспазы-1, образуя формирование белкового комплекса называемого NLRP3 инфламмасомой. Инфламмасома вызывает созревание провоспалительных цитокинов, таких как IL-18 и IL-1beta и активирует каспазу-1. (3) Провоспалительные цитокины также могут запускать NF-kB пути воспаления, повышая длительность и уровень воспаления. Также для активации NLRP3 инфламмасомы необходима пониженная внутриклеточная концентрация K+, что обеспечивание калиевыми каналами митохондрий.
Механизм возникновения воспаления через NF-κB сигнальный путь[править | править код]
Классификация[править | править код]
По продолжительности:
- Острое воспаление — длится несколько минут или часов.
- Подострое — несколько дней или недель.
- Хроническое — длится от нескольких месяцев до пожизненного с моментами ремиссии и обострения.
По выраженности реакции организма:
- Нормоэргическое воспаление — адекватная реакция организма, соответствующая характеру и силе воздействия патогенного раздражителя.
- Гиперэргическое — значительно повышенная реакция.
- Гипоэргическое (от гипоэргия[4]) и аноэргическое — слабая или отсутствующая реакция (у пожилых людей (старше 60-ти), при недостаточном питании и авитаминозе[7], у ослабленных и истощённых людей).
По локализации:
- Местное воспаление — распространяется на ограниченный участок ткани или какой-либо орган.
- Системное — распространяется на какую-либо систему организма (систему соединительной ткани (ревматизм), сосудистую систему (системный васкулит)[7]).
Формы воспаления[править | править код]
- Альтеративное воспаление (в настоящее время отвергается)
- Экссудативное воспаление
- Серозное
- Фибринозное
- Дифтеритическое
- Крупозное
- Гнойное
- Гнилостное
- Геморрагическое
- Катаральное — с обильным выделением слизи или мокроты.
- Смешанное
- Пролиферативное воспаление
- Гранулематозное воспаление
- Межуточное (интерстициальное) воспаление
- Воспаление с образованием полипов и остроконечных кондилом
- Воспаление вокруг животных-паразитов и инородных тел (холангит, урертрит, киста)
- Специфическое воспаление — развивается при таких заболеваниях как туберкулёз, сифилис, лепра, сап, склерома[8].
Диагностика[править | править код]
Клинический анализ крови: увеличивается скорость оседания эритроцитов (СОЭ), лейкоцитоз, изменяется лейкоцитарная формула.
Биохимический анализ крови: при остром воспалении повышается количество C-реактивного белка (белок острой фазы), α- и β-глобулинов, при хроническом воспалении — γ-глобулинов; снижается содержание альбуминов[9].
Терминология[править | править код]
Термины воспалений чаще всего являются латинскими существительными третьего склонения греческого происхождения, состоящие из корневого терминоэлемента, обозначающего название органа, и суффикса -ītis (-ит). Примеры: gaster (греч. желудок) + -ītis = gastrītis (гастрит — воспаление слизистой желудка); nephros (греч. почка) + -ītis = nephrītis (нефрит)[10].
Исключения составляют устоявшиеся старые названия воспалительных заболеваний: пневмония (греч. pneumon, лёгкое), ангина — воспаление миндалин, панариций — воспаление ногтевого ложа пальца и др[1].
См. также[править | править код]
- Гомеостаз
- Инфламмасома
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 Пауков, Хитров, 1989, с. 98.
- ↑ А.И. Струков, В.В. Серов. Патологическая Анатомия. — 5-е издание. — 2010. — С. 169. — 848 с. — ISBN 978-5-904090-63-0.
- ↑ Серов, Пауков, 1995, с. 506.
- ↑ 1 2 Советский энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров. — 4-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — 1600 с.
- ↑ Тель, Лысенков, 2007.
- ↑ Mitochondria: Sovereign of inflammation?.
- ↑ 1 2 Барышников, 2002, с. 58.
- ↑ Пауков, Хитров, 1989, с. 106—112.
- ↑ Пауков, Хитров, 1989, с. 105.
- ↑ Городкова Ю.И. Латинский язык. — М.: Кнорус, 2015. — С. 124—125. — 256 с.
Литература[править | править код]
- Пальцев М. А., Аничков Н. М. Патологическая анатомия. Учебник для медицинских вузов (В 2 т.). — М.: Медицина, 2001 (1-е изд.), 2005 (2-е изд.), 2007 (3-е изд.).
- Пауков В.С., Хитров Н.К. Патология. — Учебник для мед. училищ. — М.: Медицина, 1989. — С. 98—112. — 352 с.
- Тель Л.З., Лысенков С.П., Шарипова Н.Г., Шастун С.А. Патофизиология и физиология в вопросах и ответах. — 2 том. — М.: Медицинское информационное агентство, 2007. — С. 66—75. — 512 с.
- Воспаление. Руководство для врачей / Под ред. В.В. Серова, В.С. Паукова. — М.: Медицина, 1995. — 640 с.
- Барышников С.Д. Лекции по анатомии и физиологии человека с основами патологии. — М.: ГОУ ВУНМЦ, 2002. — С. 57—64. — 416 с.
- Атаман А.В. Патологическая физиология в вопросах и ответах. — Учеб. пособие. — К.: Вища школа, 2000. — С. 133—147. — 608 с.
Видео[править | править код]
- «Воспаление» — Центрнаучфильм (Объединение учебных фильмов), 1980 г.
Ссылки[править | править код]
- Воспаление и иммунитет // ImmunInfo.ru
Источник
Для биолога человеческое тело — вовсе не совершенный механизм. Для него то, из чего мы состоим, является продуктом отбора и случайных мутаций. Мы созданы не для того, чтобы быть здоровыми и счастливыми, а для того, чтобы выжить и передать свои гены следующим поколениям. И уж тем более мы не созданы для того, чтобы быть здоровыми и счастливыми в мире компьютеров, беспроводного интернета, фастфуда и порнографии. Ни о чём подобном эволюция просто не имела представления. Но и «возвращаться к корням», то есть в каменный век, тоже бесполезно: нет такой среды, к которой человек был бы приспособлен идеальным образом. Здоровье — это всегда результат шаткого баланса между врождёнными генетическими программами и окружающей средой. И нарушить этот баланс очень легко.
Взгляд на человеческое тело с точки зрения эволюции помогает учёным и медикам понять происхождение многих болезней и разработать новые способы их лечения. Мы сами являемся причиной большинства наиболее распространённых современных заболеваний — и эволюционное мышление помогает понять, что нам теперь с этим делать.
Один из самых очевидных примеров болезни, которая имеет эволюционное происхождение — это ожирение. Никто не готовил нас к жизни в мире, в котором сладкую, жирную и высококалорийную пищу можно найти на каждом углу без особых хлопот. В результате каждый второй взрослый человек в развитых странах имеет избыточный вес, а около трети страдают от ожирения.
На протяжении большей части истории человеческого вида естественный отбор благоприятствовал тем, кто при любом удобном случае готов запастись лишними калориями. Как указывает эволюционный биолог Мартин Либерман, человек приблизительно на 20% жирнее других приматов: мы генетически предрасположены к тому, чтобы набирать вес. Но когда вы занимаетесь охотой и собирательством, его гораздо труднее набрать, чем сбросить. Теперь мы тратим гораздо меньше времени на перемещение и добычу пропитания, поэтому лишние калории быстро откладываются на бёдрах и талии и не желают оттуда уходить. Это приводит к гормональному дисбалансу, который заставляет нас поглощать ещё больше булочек и колы. Выбраться из этого порочного круга очень сложно.
Ожирение — типичная «болезнь несоответствия». Такие болезни возникают, когда старые эволюционные механизмы оказываются плохо приспособленными к новой среде.
Среди таких болезней не только ожирение, но и сахарный диабет, плоскостопие, кариес, некоторые виды рака и заболеваний сердечно-сосудистой системы, рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера, остеопороз, аллергия, аутоиммунные расстройства и язва желудка. Список далеко неполный и во многом гипотетический. Эволюционная медицина — молодая дисциплина, многое ещё предстоит проверить и доказать.
За последние сто лет человечеству удалось справиться с большей частью инфекционных заболеваний, нехваткой продовольствия и гибельными санитарными условиями. Вы, скорее всего, умрёте не от голода и не от холеры, а от какой-то из болезней несоответствия. Обычно они почти не влияют на репродуктивность (кариес — потому что мы научились его лечить; остеопороз или рак — потому что они обычно возникают в зрелом возрасте). Именно поэтому естественный отбор не может ничего с ними поделать. Нам придётся справиться с ними самостоятельно.
Давайте посмотрим, как работает эволюционное мышление в медицине, на менее очевидном примере. Речь пойдёт об одной из самых масштабных эпидемий современности — аутоиммунных и аллергических расстройствах, которыми страдает, по оценкам учёных, каждый третий житель Европы.
В период объединения Восточной и Западной Германии педиатр Эрика фон Мутиус исследовала здоровье детей по разные стороны границы. Она предположила, что в Западной Германии дети гораздо реже будут страдать от аллергии и астмы благодаря более благоприятным экологическим условиям и развитой санитарии. Оказалось, что дело обстоит ровным счётом наоборот: восточногерманские дети, выросшие в переполненных квартирах и особенно — на сельских фермах, гораздо реже страдали от аутоиммунных заболеваний.
Это далеко не единственное исследование, которое показало учёным, что излишняя чистота может быть опасна для здоровья.
Аналогичные наблюдения были сделаны среди карел, живущих в России и Финляндии. Генетических различий между двумя этими группами почти нет, но при этом финские карелы в шесть раз чаще страдают от сахарного диабета первого типа, целиакии и других заболеваний аутоиммунного характера. В 2008 году исследователи из университета Хельсинки выяснили, что русские карелы контактируют с гораздо большим количеством микробов. Возможно, они живут не так чисто и обеспеченно, но зато они более здоровы.
Люди из развивающихся стран крайне редко страдают от астмы, экземы и других видов аллергических реакций. Но когда они перебираются в страны с развитой экономикой и здравоохранением, уровень заболеваемости резко возрастает. Эти наблюдения привели учёных и медиков к гигиенической гипотезе, согласно которой распространение аллергии тесно связано с развитием гигиены. Чем меньше микробная нагрузка, которой вы подвергнетесь в течение жизни (и особенно — в раннем детстве), тем больше шансов, что вы будете страдать от аллергии, астмы или ещё более неприятных заболеваний — например, диабета или рассеянного склероза.
Дело в том, что на протяжении тысячелетий мы эволюционировали в среде, насыщенной микробами и паразитами. В вашем организме прямо сейчас живёт около 80 млрд бактерий. Наша иммунная система сформировалась, чтобы выдерживать тонкое равновесие между симбиозом и нападением: она научилась распознавать опасные бактерии и сохранять в неприкосновенности полезные или безвредные. Возможно, кому-то неприятно об этом слышать, но человек как вид не может существовать отдельно от бактерий, которые населяют поверхность его кожи, обитают в его кишечнике и даже влияют на его поведение.
Вместе с бактериями в кишечнике могут жить и паразиты — ленточные черви. До появления современных лекарственных препаратов избавиться от них было практически невозможно. Атака со стороны иммунной системы принесла бы больше вреда, чем пользы, поэтому наш организм научился жить вместе с этими существами. Мы эволюционировали вместе с ними; следы этого соседства сохранились и в нашем генотипе, и в генотипе паразитов.
Ещё до середины XX века гельминтов можно было обнаружить у каждого третьего жителя Европы. Теперь, когда мы почти полностью избавились от гельминтов благодаря мылу, водостокам, антибиотикам и новым пищевым технологиям, иммунная система легко может выйти из равновесия. Ей просто не хватает стимулов, с которыми она привыкла работать. В результате организм начинает атаковать самого себя. Именно поэтому в развитых странах мы наблюдаем настоящую эпидемию аллергий и аутоиммунных расстройств.
Приблизительно таким путём учёные пришли к гипотезе «старых друзей», которая дополнила гигиеническую гипотезу.
Бедная внутренняя микрофлора — не менее важный источник многих болезней, чем «слишком чистая» внешняя среда.
Последние десять лет это предположение становится составной частью медицинской практики. Такие заболевания, как рассеянный склероз, воспалительные болезни кишечника, астма и даже аутизм успешно лечатся при помощи гельминтотерапии. Да-да, вы можете вылечиться, принимая яйца паразитов. Как правило, врачи используют яйца гельминтов, которые не живут в организме человека и выводятся из кишечника ещё до появления личинок, поэтому неприятных побочных эффектов обычно удаётся избежать.
Гельминты восстанавливают хрупкий баланс в иммунной системе человека, что препятствует запуску воспалительных процессов, которые являются причиной астмы, болезни Крона, диабета первого типа и рассеянного склероза. После нескольких месяцев гельминтотерапии многие больные могут вернуться к обычному образу жизни. Клинические испытания этих методик начались совсем недавно. Возможно, вскоре мы лучше поймём механизмы воздействия паразитов на иммунную систему и научимся моделировать их даже без участия самих паразитов.
Как уверяет основательница компании компания Biome Restoration Джуди Чиниц, уже через 10 лет индивидуальный тест на микробиом станет медицинской рутиной. Все мы будем дополнять свой завтрак добавкой из специально подобранных бактерий — примерно так же, как сейчас завтракаем йогуртом с бифидобактериями. Насыщенная микробами и паразитами среда, которую мы сами уничтожили в результате развития науки и гигиены, всё ещё необходима нашим телам. Если мы не научимся воспроизводить её — пусть и искусственным образом, — то просто не сможем выжить и остаться здоровыми.
Что касается других болезней несоответствия — включая такие серьёзные, как диабет и сердечно-сосудистые расстройства — большинство из них вполне можно предотвратить. Причём банальные профилактические меры будут гораздо эффективнее самых передовых и дорогостоящих методов лечения. Умеренные физические нагрузки и сбалансированное питание пока не научились заменять медикаментами. Разумеется, это не рецепт от всех болезней. Но если культурная эволюция лишила нас тех условий, к которым адаптированы наши тела, то наша задача — эти условия воспроизвести.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Источник