Клеточные и молекулярные процессы при воспалении
Воспаление
– сложный патологический процесс, с
помощью которого организм реагирует
на повреждение тканей и целью которого
является восстановление исходного
состояния.
Любой
повреждающий агент (фактор), который
по силе и длительности превосходит
адаптационные возможности ткани, может
вызвать воспаление.
Классификация повреждающих факторов
Экзогенные
факторы:
Микроорганизмы
(бактерии, вирусы)Животные
организмы (простейшие, черви, насекомые)Физические
факторы:
а) термические
воздействия (холод, тепло)
б) ультрафиолетовое
излучение
в) радиоактивное
и рентгеновское излучение
г) механические
воздействия (инородные тела, давление,
разрыв).
Химические
факторы:
а) кислоты
б) щелочи
в) токсические
вещества и ксенобиотики
Эндогенные
факторы.
Они
возникают в самом организме в результате
тех или иных заболеваний или нарушений
(опухоль, желчные и мочевые камни, тромб
в кровеносном сосуде и т.д.).
В классическом
понимании принято выделять три стадии
воспаления:
Альтерацию
(повреждение)Экссудацию
Пролиферацию
Однако
нередко бывает затруднительно определить
четкие границы между вышеперечисленными
стадиями воспаления. Поэтому в зависимости
от процессов, преобладающих на определенном
этапе воспаления, в настоящее время его
стадийность представляется следующим
образом:
Стадия
альтерации:
а) первичная
альтерация
б) вторичная
альтерация
Стадия
экссудации и эмиграцииСтадия
пролиферации и репарации:
а) пролиферация
б) завершение
воспаления
Первичная
альтерация.
Воспаление всегда начинается с повреждения
ткани. После воздействия повреждающего
фактора в клетках происходят структурные
и метаболические изменения. Они бывают
разными в зависимости от силы повреждения,
вида клеток, степени их зрелости и т.д.
Одни клетки при этом гибнут, другие
продолжают жить, третьи даже активируются.
Вторичная
альтерация. Если
первичная альтерация является результатом
непосредственного действия воспалительного
агента, то вторичная – не зависит от
него и может продолжаться и тогда, когда
этот агент уже не оказывает влияния
(например, при лучевом воздействии).
Повреждающий фактор является инициатором,
пусковым механизмом процесса, а далее
воспаление будет протекать по законам,
свойственным определенной ткани или
органу. При этом некоторые клетки
продолжают функционировать, начинают
вырабатывать биологически активные
вещества, вовлекая в динамику воспаления
иные клетки как в зоне воспаления, так
и вне ее.
Клетки
воспаления:
Макрофаги
– они вырабатывают ряд биологически
активных веществ, таких как интерлейкин-I,
ферменты, антиинфекционные агенты –
интерфероны, трансферрин, транскобаламин;
дериваты арахидоновой кислоты –
простагландин Е2,
тромбоксан А2,
лейкотриены; ингибиторы протеаз.
Важнейшая функция макрофагов – фагоцитоз,
а также кооперация с другими клетками
воспаления.
Тучные
клетки. Эти
клетки вырабатывают гистамин, гепарин,
факторы хемотаксиса эозинофилов и
активации тромбоцитов.
Нейтрофилы.
Главная
функция этих клеток – фагоцитоз. Они
попадают из костного мозга в кровь,
эмигрируют из сосудов и в больших
количествах скапливаются в воспаленной
ткани. В нейтрофилах вырабатываются
лейкотриены, ряд ферментов, фактор
активации тромбоцитов и антимикробные
факторы.
Эозинофилы.
Их роль в воспалении определяется
рецепторами, расположенными на
поверхности, и ферментами, находящимися
внутри. Эозинофилы осуществляют
деградацию гистамина и лейкотриенов.
Тромбоциты.
Их роль в воспалении состоит главным
образом в том, что они имеют непосредственное
отношение к микроциркуляции и свертыванию
крови. В тромбоцитах вырабатываются
простагландины, серотонин, гистамин,
тромбоцитарный фактор роста.
Лимфоциты.
Эти клетки
играют роль при любом воспалении,
но
особенно при иммунном.
Фибробласты.
Действие фибробластов проявляется в
последней
стадии
процесса, когда в очаге воспаления
увеличивается число этих клеток,
активизируется синтез в них коллагена
и гликозаминогликанов.
Медиаторы
воспаления.
Медиаторами воспаления называются
биологически активные вещества, которые
синтезируются в клетках или в жидкостях
организма и оказывают непосредственное
влияние на воспалительный процесс.
Таблица 1.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Источник
Существует несколько патофизиологических путей ведущих к таким заболеваниям как болезнь Крона или неспецифический язвенный колит. Но независимо от причины:
генетической предрасположенности, вирусной, психологической либо бактериальной, чрезмерные или недостаточно контролируемые микробиотой ответы эффекторных Т-клеток (эффекторных Т-лимфоцитов)
при воздействии неблагоприятного фактора являются причиной воспаления кишечника.
Это — окончательный общий иммунопатогенетический механизм в большинстве, если не во всех формах воспаления
кишечника, независимо от провоцирующего их фактора.
Кишечные эффекторные Т-клетки
В то время как нарушения внутреннего барьера и функций врожденной иммунной системы инициируют воспаление кишечника, сбой в работе эффекторных Т-клеток адаптивной иммунной системы
является основным фактором в прогрессировании болезни и перехода её в стадию хронической. Иммунная память, свойственная CD4 + Т-клеткам, в сочетании с широким антигенным пулом,
представленным в микробиоте кишечника, не может быть эффективно восстановлена или изменена, будучи постоянно подвергаемой воздействию неблагоприятных факторов, которые создают основу для
хронического, специфичного для кишечника воспаления, ведущего помимо болезни Крона и язвенного колита к другим аутоиммунным заболеваниям. В результате чрезмерных или недостаточно контролируемых
бактериями кишечника ответов CD4 + Т-клеток развиваются болезнь Крона и язвенный колит. (Intestinal Effector T Cells in Health and Disease)
Схожесть и различия БК и НЯК
Соответственно, лучшее понимание эволюционных и функциональных путей эффекторных Т-клеток, участвующих в патогенезе воспаления кишечника, имеет первостепенное значение для улучшения терапии,
направленной на прерывание цикла иммунного воспаления, которое они распространяют.
Две наиболее распространенные формы этих заболеваний болезнь Крона (БК) и неспецифический язвенный колит (НЯК) имеют схожие клинические проявления, отмеченные абдоминальной болью, кровавой диареей, потерей веса,
лихорадкой и усталостью, но отличаются при сравнении с гистопатологическими особенностями: распределением поражения вдоль желудочно-кишечного тракта, риском ассоциированной злокачественности и, в
некоторых случаях, вариантами лечения.
Болезнь Крона — это хроническое рецидивирующее воспалительное заболевание, которое исторически считалось опосредованным Th1 заболеванием. Однако недавнее открытие пути Th17 вызвало переоценку того,
являются ли клетки Th1 патогенными, так как ключевые молекулы, связанные с развитием, функционированием и поддержанием клеток Th17, регулируются у пациентов с БК по сравнению с здоровыми субъектами.
В отличие от популяций Т-клеток, ассоциированных с БК, ЯК обычно считается «Th2-подобным» заболеванием из-за присутствия повышенных цитокинов Th2-типа в поражёной тканях кишечника у пациентов
с ЯК. Интерлейкин-13 является преобладающим T-клеточным цитокином при ЯК вместе с интерлейкином-5. Хотя классические α и β эффекторные Т-клетки играют роль, по крайней мере, на ранних стадиях
патогенеза ЯК, ему также способствуют естественные киллеры T-лимфоциты (NKT-клетки).
Механизмы ингибирующие развитие и локальную функцию кишечных эффекторных CD4 + T-клеток
Эпителий кишечника служит физическим барьером между просветом кишечника и прослойкой ламины. Кишечные эпителиальные клетки выделяют антимикробные пептиды, а бокаловидные клетки (здесь не показаны)
продуцируют слизь, что создает барьер на поверхности эпителия. Микробиота кишечника использует микросодержащие вещества и реагируют продуцированием противовоспалительных цитокинов, таких как TSLP,
интерлейкин-25, TGF-β и интерлейкин-10. Интерлейкин-10, который продуцируется множественными клеточными типами в кишечнике, понижает экспрессию APC MHC II, молекулы адгезии (например, ICAM-1),
со-стимулирующие молекулы (например, CD80 и CD86) и провоспалительные цитокины (например, интерлейкин-6, интерлейкин-23 или интерлейкин-12), тем самым ингибируя активацию эффекторной Т-клетки.
И интерлейкин-10, и TGF-β могут вызывать большое количество отрицательного регулятора CD200-рецептора (CD200R) на тканевых макрофагах в тонком кишечнике. В качестве продукта линий эффекторных
Т-клеток ИЛ-10 может также действовать аутокриновым образом, чтобы понижать уровень реакции эффекторных Т-клеток. Локально активированная TGF-β подавляет как развитие, так и функцию эффекторных
Т-клеток через APC- и/или Т-клеточные механизмы и способствует развитию iTreg-клеток (при отсутствии провоспалительных факторов). Активный TGF-β также способствует перегруппировке класса изотипа
В-клеточного иммуноглобулина (Ig), что приводит к секреции реакционноспособного по отношению к флоре IgA, который транслоцируется через микробиоту кишечника в его просвет, тем самым связывая
бактериальные антигены с мукозальными.
Механизмы индукции и контроля развития линии Т-клеток кишечника.
Активация кишечного комплекса APC с помощью комменсальных микробов, полученных нами путем прямого отбора проб содержимого просвета кишечника, приводит к секреции провоспалительных цитокинов,
таких как интерлейкин-6, интерлейкин-23 и интерлейкин-27. Наряду с TGF-β интерлейкин-6 индуцирует дифференцировку популяции клеток с двумя положительными предшественниками Foxp3 и RORγt.
Усиленная стимуляция TGF-β, связанная с уменьшенной сигнализацией интерлейкин-6 в присутствии ретиноевой кислоты, приводит к стабильной экспрессии Foxp3 и понижающей регуляции RORγt и программы Th17.
И наоборот, меньшее количество сигналов TGF-β в продолжающемся присутствии интерлейкина-6 способствует снижению регуляции Foxp3 и увеличению расхождения между к RORγt-экспрессией и Th17.
Интерлейкин-27 может ингибировать развитие Th17, одновременно способствуя дифференциации Th1-фактора на Tht1-фактор. Интерлейкин-23 способствует поздним стадиям провоспалительных эффекторных
функций Th17. Кишечные клетки Th1 могут появляться из предшественников Th17 или развиваться независимо от пути Th17. Комменсальная антигенная стимуляция микробиоты индуцирует экспрессию TSLP
и интерлейкин-25, которые могут ингибировать обслуживание Th17, подавляя местную экспрессию интерлейкин-23.
Перепечатка и распространение этой статьи в полном объёме приветствуется. Указывать авторство и ставить ссылки не требуется.
НИГ медицинской антропологии «Онтогенез»
Источник
Клеточные и субклеточные механизмы регуляции пролиферативных процессов при воспалении
Заключительная стадия воспаления связана с активированием пролиферации, которая включает взаимодействия, повышающие функциональную активность соединительной ткани. Ее клеточной основой являются фибробласты, а наиболее представленным гликопротеидом — фибронектин — димер с пептидными цепями молекулярной массой 22 кДа, соединенными дисульфидными мостиками.
Фибронектин опсонизирует объекты фагоцитоза, тем самым влияя на фагоцитарную активность макрофагов. Он продуцируется фибробластами и макрофагами. При тяжелых инфекционных процессах, генерализации воспаления, вплоть до возникновения септимеции, при которых практически все стадии воспалительного процесса приобретают исключительно патологический характер, отмечается снижение содержания этого соединения в крови. В этих условиях концентрация фибронектина в плазме может снижаться до 300 мкг/мл. В ходе репаративных процессов он выполняет роль первичной тканевой структуры, вокруг которой определенным образом ориентируются фибробласты и коллагеновые волокна.
При воспалении активированные макрофаги стимулируют пролиферацию фибробластов и способствуют их скоплению в очаге воспаления, активно влияя на ход синтеза ими коллагена. Выделяемый макрофагами фактор роста играет ключевую роль в индукции пролиферативных процессов. Однако следует заметить, что в начале пролиферативной стадии воспаления немаловажное значение имеет фактор пролиферации, синтезируемый тромбоцитами.
В зоне пролиферации паралелльно с фиброгенезом протекают процессы разрушения коллагеновых волокон. Сами фибробласты выделяют факторы, разрушающие коллаген за счет секреции коллагеназы. Фибробласты такого типа принято называть фиброкластами. Оптимальное соотношение различных клеточных элементов способствует нормальному протеканию заживления. Неоправданно высокая пролиферация приводит к образованию грубых рубцов, деформирующих орган.
Основой восстановления функциональных свойств ткани при завершении воспаления является размножение клеток паренхимы. Этот процесс происходит при межклеточном взаимодействии соединительной ткани и делящихся клеток органа [4]. Значительную роль в пространственной ориентации растущих паренхиматозных клеток органа принято отводить коллагену. Следует отметить, что описываемые в литературе механизмы влияния соединительной ткани на морфогенез имеют во многом гипотетический характер. В последнее десятилетие появились работы, в которых изучено влияние макрофагов на рост и дифференцировку паренхимы органа.
При этом показано, что макрофаги выделяют фактор-стимулятор пролиферации как стромальных, так и паренхиматозных элементов. Размножающиеся клетки паренхимы по механизму отрицательной обратной связи влияют на свойства макрофагов. Данное обстоятельство имеет важное значение в регуляции темпов и объема пролиферации. Делящиеся специализированные клетки органа выделяют факторы, разрушающие соединительную ткань, что препятствует рубцовой деформации органа. Благоприятным исходом пролиферативных процессов является восстановление структуры ткани без нарушения ее функции.
Это возможно только в том случае, если воспаление захватывает анатомические образования, специализированные клетки которого способны пролиферировать, и в ходе пролиферативной фазы воспаления наблюдаются процессы оптимального межклеточного взаимодействия. Воспалительный процесс в высокодифференцированной ткани всегда заканчивается ее замещением соединительной тканью с образованием рубца.
— Также рекомендуем «Превращение при воспалении защитных клеточных механизмов в патологические.»
Оглавление темы «Регуляция бронхиальной проходимости.»:
1. Клеточные и субклеточные механизмы регуляции пролиферативных процессов при воспалении
2. Превращение при воспалении защитных клеточных механизмов в патологические.
3. Системные медиаториые воздействия на клетку при воспалении.
4. Метаболиты арахидоновой кислоты в патогенезе воспаления легких и бронхов.
5. Легочный контроль за образованием и инактивацией эйкозаноидов.
6. Участие простагландинов в воспалительном процессе легких.
7. Аспириновая бронхиальная астма. Механизмы развития аспириновой астмы.
8. Кальций как регулятор бронхиальной проходимости.
9. Роль натрия и калия в регуляции бронхиальной проводимости.
10. Магний в регуляции бронхиальной проходимости.
Источник
Подобный материал:
- Л. И. Параллелизмы в молекулярной организации генома и проблемы эволюции. В кн.: Молекулярные, 251.18kb.
- Передовая статья, 401.51kb.
- И. П. Павлова (наб. Макарова, 6) >10. 30 Открытие конференции 11. 45 Первое пленарное, 519.2kb.
- Молекулярные механизмы обеспечения метаболической толерантности в условиях действия, 553.73kb.
- § Клеточные и молекулярные механизмы обучения и памяти, 230.65kb.
- План лекции Острое воспаление. Определение. Общая схема острого воспаления Основные, 241.55kb.
- Молекулярные механизмы апоптоза при окислительном стрессе 14. 00. 16 патологическая, 606.37kb.
- Рабочая программа дисциплины «введение в биохимическую экологию» Код дисциплины, 145.9kb.
- Молекулярные механизмы формирования множественной лекарственной резистентности у Burkholderia, 787.44kb.
- Плейотропные эффекты статинов при ишемической болезни сердца, 102.84kb.
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВОСПАЛЕНИЯ
Воспаление
– сложный патологический процесс, с помощью которого организм реагирует на повреждение тканей и целью которого является восстановление исходного состояния.
Любой повреждающий агент (фактор), который по силе и длительности превосходит адаптационные возможности ткани, может вызвать воспаление.
Классификация повреждающих факторов
- Экзогенные факторы:
- Микроорганизмы (бактерии, вирусы)
- Животные организмы (простейшие, черви, насекомые)
- Физические факторы:
а) термические воздействия (холод, тепло)
б) ультрафиолетовое излучение
в) радиоактивное и рентгеновское излучение
г) механические воздействия (инородные тела, давление, разрыв).
- Химические факторы:
а) кислоты
б) щелочи
в) токсические вещества и ксенобиотики
- Эндогенные факторы.
Они возникают в самом организме в результате тех или иных заболеваний или нарушений (опухоль, желчные и мочевые камни, тромб в кровеносном сосуде и т.д.).
В классическом понимании принято выделять три стадии воспаления:
- Альтерацию (повреждение)
- Экссудацию
- Пролиферацию
Однако нередко бывает затруднительно определить четкие границы между вышеперечисленными стадиями воспаления. Поэтому в зависимости от процессов, преобладающих на определенном этапе воспаления, в настоящее время его стадийность представляется следующим образом:
- Стадия альтерации:
а) первичная альтерация
б) вторичная альтерация
- Стадия экссудации и эмиграции
- Стадия пролиферации и репарации:
а) пролиферация
б) завершение воспаления
Первичная альтерация
. Воспаление всегда начинается с повреждения ткани. После воздействия повреждающего фактора в клетках происходят структурные и метаболические изменения. Они бывают разными в зависимости от силы повреждения, вида клеток, степени их зрелости и т.д. Одни клетки при этом гибнут, другие продолжают жить, третьи даже активируются.
Вторичная альтерация.
Если первичная альтерация является результатом непосредственного действия воспалительного агента, то вторичная – не зависит от него и может продолжаться и тогда, когда этот агент уже не оказывает влияния (например, при лучевом воздействии). Повреждающий фактор является инициатором, пусковым механизмом процесса, а далее воспаление будет протекать по законам, свойственным определенной ткани или органу. При этом некоторые клетки продолжают функционировать, начинают вырабатывать биологически активные вещества, вовлекая в динамику воспаления иные клетки как в зоне воспаления, так и вне ее.
Клетки воспаления: Макрофаги
– они вырабатывают ряд биологически активных веществ, таких как интерлейкин-I, ферменты, антиинфекционные агенты – интерфероны, трансферрин, транскобаламин; дериваты арахидоновой кислоты – простагландин Е2, тромбоксан А2, лейкотриены; ингибиторы протеаз. Важнейшая функция макрофагов – фагоцитоз, а также кооперация с другими клетками воспаления.
Тучные клетки.
Эти клетки вырабатывают гистамин, гепарин, факторы хемотаксиса эозинофилов и активации тромбоцитов.
Нейтрофилы.
Главная функция этих клеток – фагоцитоз. Они попадают из костного мозга в кровь, эмигрируют из сосудов и в больших количествах скапливаются в воспаленной ткани. В нейтрофилах вырабатываются лейкотриены, ряд ферментов, фактор активации тромбоцитов и антимикробные факторы.
Эозинофилы
. Их роль в воспалении определяется рецепторами, расположенными на поверхности, и ферментами, находящимися внутри. Эозинофилы осуществляют деградацию гистамина и лейкотриенов.
Тромбоциты.
Их роль в воспалении состоит главным образом в том, что они имеют непосредственное отношение к микроциркуляции и свертыванию крови. В тромбоцитах вырабатываются простагландины, серотонин, гистамин, тромбоцитарный фактор роста.
Лимфоциты.
Эти клетки играют роль при любом воспалении,
но особенно при
иммунном
.
Фибробласты.
Действие фибробластов проявляется в последней стадии процесса, когда в очаге воспаления увеличивается число этих клеток, активизируется синтез в них коллагена и гликозаминогликанов.
Медиаторы воспаления
. Медиаторами воспаления называются биологически активные вещества, которые синтезируются в клетках или в жидкостях организма и оказывают непосредственное влияние на воспалительный процесс.
Таблица 1.
Медиаторы воспаления
Название | Оказываемый эффект | Происхождение |
Клеточные медиаторы | ||
Гистамин | Местное расширение сосудов, повышение их проницаемости | Тучные клетки |
Серотонин | Повышение проницаемости стенки сосудов | Тромбоциты, хромафинные клетки слизистой ЖКТ |
| Лизосомальные ферменты | Вторичная альтерация, хемотаксис | Гранулоциты, макрофаги |
Катионные белки | Повышение проницаемости стенки сосудов | Нейтрофильные гранулоциты |
| Продукты расщепления арахидоновой кислоты | ||
Простагландины(ПГЕ1) | Повышают проницаемость сосудов, отек, хемотаксис | Арахидоновая кислота |
Тромбоксан(ТХА2) | Агрегация тромбоцитов, вазоконстрикция | Тромбоциты |
Простакциклин | Дезагрегация тромбоцитов, расширение сосудов | Эндотелиоциты |
Лейкотриены | Хемотаксис, сокращение гладких мышц, отек | Лейкоциты |
Гуморальные медиаторы | ||
Кинины (брадикинин, каллидин) | Расширение капилляров, увеличение проницаемости, боль, зуд. | α2-глобулины крови |
Система комплемента | Цитолиз, хемотаксис | Плазма крови |
Вторая стадия воспаления –
экссудация
. Это выход жидкой части крови, электролитов, белков и клеток из сосудов в ткани. Выход лейкоцитов (эмиграция) занимает в этом процессе особое место.
Пролиферация и репарация
. На этой стадии постепенно прекращаются деструктивные процессы, которые сменяются созидательными изменениями. Это проявляется размножением клеток и возмещением возникшего ранее дефекта новообразованными клетками. Одновременно идет процесс активного погашения воспалительного процесса, что проявляется ингибированием ферментов, расщеплением и выведением токсических продуктов. Активность клеток воспаления тормозится разными механизмами. Что касается ингибиторов, то здесь важную роль играет α2-макроглобулин. Этот белок является главным ингибитором кининообразующих ферментов крови и таким образом устраняет их влияние: расширение и повышение проницаемости сосудов. Кроме того, он ингибирует большинство протеиназ из лейкоцитов (коллагеназу, эластазу) и тем самым предохраняет от разрушения элементы соединительной ткани.
В прекращении деструктивных явлений при воспалении важную роль играет устранение свободных радикалов. Внутри клеток свободные радикалы нейтрализует супероксиддисмутаза, а в экстрацеллюлярной фазе – церулоплазмин. Изменяется взаимоотношения между клетками. Они перестают вырабатывать одни медиаторы и начинают синтезировать другие. Теперь на тот же медиатор клетка может дать совсем другой ответ, потому что на её поверхности изменяется состав рецепторов.
Источник