Клеточные реакции при воспалении

Расстройства микроциркуляции и повышение сосудистой проницаемости обусловливают не только экссудацию, но и лежат в основе лейкоцитарной инфильтрации очага воспаления, которая порой достигает 50% суточной продукции фагоцитов.

Процесс инфильтрации очага лейкоцитами проходит в три этапа:

маргинация (принятие околостеночного положения) лейкоцитов;

движение лейкоцитов через стенку сосудов;

движение лейкоцитов к очагу (рис. 2.4).

Эти процессы индуцируются медиаторами воспаления, резко увеличивающими экспрессию на фагоцитах ряда антигенов (Мас-1 и р150, 95), существенно повышающих адгезию клеток к эндотелию, друг к другу и их спонтанную миграцию в воспалительный очаг.

Первые два этапа проходят на фоне замедления кровотока и перехода артериальной гиперемии в венозную, третий — в фазу стаза.

Механизм маргинации лейкоцитов в венулах объясняется их приклеиванием к эндотелию при повреждении фибринового слоя, сопровождающемся нарастанием клейкости, изменением электростатического заряда и уменьшением электростатического отталкивания. Не исключено, что лейкоциты пассивно фиксируются в

межэндотелиальных щелях — ловушках, а возможно, перемещаются в токе жидкости в ходе экссудации или даже фиксируются посредством взаимодействия суперсемейства RGD-рецепторов с соответствующими гликопротеидными лигандами эндотелиоцитарной поверхности.

Из главных медиаторов воспаления, усиливающих маргинацию (и последующую эмиграцию) лейкоцитов следует назвать большой фрагмент фактора В альтернативного пути активации комплемента (Вв) и фибронектин. Первый из них секретируется макрофагами, имеется на их поверхности и, обладая активностью серинэстеразы, опосредует прикрепление лейкоцитов к эндотелию. Второй — тоже вырабатывается макрофагами, секретирующими его в плазму. При повреждении ткани фибронектин связывается с коллагеном и фибрином и вызывает фиксацию макрофагов, имеющих на мембране фиб-ронектиновый рецептор.

Лейкоциты мигрируют через межэндотелиальные щели, лимфоциты — способом эмпериолеза, то есть непосредственно через эндо-телиальные клетки, не повреждая их.

Выход лейкоцитов из сосудов является энергоемким процессом и контролируется хемотаксическими факторами. Преодоление базаль-ной мембраны опосредуется действием лизосомальных ферментов (коллагеназы, эластазы).

Движение лейкоцитов к огагу воспаления (хемотаксис) обеспечивается градиентом концентраций хемоаттрактантов. Свойствами хемоаттрактантов обладают: микроорганизмы и их продукты; компоненты сторожевой системы плазмы; продукты повреждения и метаболизма клеток, например, тучных, продукты дегенерации коллагена; фибронектин; опиоидные пептиды.

Действие хемоаттрактантов может быть общим или избирательным в отношении тех или иных клеток. Гранулоциты выделяют хемоаттрактанты для мононуклеаров. Миграция лимфоцитов контролируется монокинами, в частности, макрофагальным интерлейки-ном-1. Лимфоциты способны обеспечить клеточно-специфическую хемоаттрактивную стимуляцию различными лимфокинами.

Механизм хемотаксиса предопределен наличием поверхностных рецепторов к хемоаттрактантам. Градиент хемоаттрактанта обнаруживается пространственным механизмом, сравнивающим в одно и то же время концентрацию хемоаттрактанта в двух или более участках клеточной поверхности. Рецепторы концентрируются на одном из полюсов клетки в виде кластера скопления, и полюс, обращенный в сторону нарастания концентрации, становится ведущим.

Направление движения лейкоцита обеспечивается микрофиламен-тами и микротрубочками цитоскелета. Сопряжение функций цито-скелета и рецепции достигается с участием Са++ и кальций связывающего белка гельзолина. Чем выше концентрация кальция, тем активнее гельзолин ассоциирует в кортикальном слое цитоплазмы лейкоцита с актином, способствуя образованию актином и актин-связывающими белками гелеподобной структуры. При снижении концентрации кальция в данном отсеке кортикальной зоны цитоплазмы гельзолин выходит из комплекса с актином, и сокращение заканчивается. В зоне максимальной концентрации внутриклеточного Са ++ на ведущем полюсе при этом оказывается соседний участок эндоплазмы, где, в свою очередь, происходит образование актин-гельзо-линового комплекса. Фагоцит как бы вращается вокруг зоны жела-тинизации эктоплазмы.

Так как рецепторы к различным хемоаттрактантам неодинаково представлены на поверхности разных лейкоцитов, течение лейкоцитарной инфильтрации характеризуется стадийностью.

Аккумуляция нейтрофилов в очаге воспаления достигает пика через 2—4 часа от начала воспаления.

Следует отметить, что местным изменениям предшествуют и сопутствуют реакции всех подотделов системы крови. В частности, имеют место двухфазная активация костномозгового грануло-моно-цитопоэза и изменения характера лейкоцитоза. Эти изменения по механизмам возникновения и проявлениям (вначале — ранний перераспределительный лейкоцитоз, затем — активация костно-мозгового миелопоэза) близки к таковым при стрессорных воздействиях, но выражены в большей степени. В этих процессах определенную роль играют глюкокортикоиды. Кроме того, активированные продуктами распада клеток нейтрофилы очага воспаления способны вырабатывать колониестимулирующий фактор и гранулоцитарный антикейлон, действующие на клетки митотического пула костного мозга.

Накопление лейкоцитов в очаге воспаления требует торможения их миграции. Многие медиаторы воспаления обладают такими свойствами. Так, фактор, активирующий макрофаги (лимфокин), является одновременно фактором, ингибирующим их миграцию. Сходной активностью обладает Вв фрагмент комплемента, стимулятор краевого стояния лейкоцитов и другие.

В крови лейкоциты находятся в неактивированном состоянии, их активация происходит в очаге воспаления (рис. 2.5—2.8).

Поступившие в очаг воспаления лейкоциты принимают участие в фагоцитозе — опознании и транспорте в клетку внеклеточного материала. В ходе фагоцитоза реализуется не только бактерицидный эффект, но и экзоцитоз и процессы, обеспечивающие как кооперацию клеток в иммунном ответе, так и взаимодействие медиаторов иммунитета с нейроэндокринной системой.

В самом процессе фагоцитоза можно проследить четыре стадии:

приближение к фагоцитируемому объекту;

контакт, распознавание и прилипание к объекту;

поглощение объекта;

переваривание.

Главным механизмом приближения является хемотаксис.

Во второй стадии действует несколько механизмов. Первый из них — опсонизация — покрытие объекта фагоцитоза сывороточными факторами (антителами нормальных и иммунных сывороток). Иммуноглобулины М, G и Е метят объекты фагоцитоза. Роль метки они выполняют либо сами, либо с участием компонентов комплемента. Прилипание осуществляется посредством связи опсонинов со специфическими поверхностными рецепторами фагоцитов: для Fc-фрагмента иммуноглобулинов, для компонентов комплемента (СЗ). Причем имеет место комодуляция рецепторов: в условиях блокады Fc-рецепторов (избыточное количество иммунных комплексов или агрегированного IgG) макрофаг начинает вырабатывать фактор, индуцирующий продукцию Т-клетками лимфокина, который активирует фагоцитоз, опосредованный СЗ-рецепторами.

Второй механизм — инициация сигнала для поглощения частицы. Сигналом для поглощения объекта и последующих метаболических изменений может быть освобождение под влиянием макрофагаль-ной лейкопептидазы из состава молекулы IgG тетрапептидов тафцина и ригина. Тафцин и регин, действуя как медиаторы воспаления, резко усиливают фагоцитоз, антителогенез, антителозависимую клеточ-но-опосредованную цитотоксичность, миграцию лейкоцитов и стимулирует секрецию интерлейкина-2, выполняя регуляторную функцию в иммунной системе.

Механизм поглощения, составляющий третью стадию фагоцитоза, оптимально происходит только в условиях полного и равномерного покрытия объекта фагоцитоза опсонинами и включает:

последовательную ассоциацию опсонических детерминант частиц с панелью рецепторов фагоцита, инвагинацию наружной мембраны фагоцита по типу застегивания молнии;

образование псевдоподий, охватывающих объект и сливающихся друг с другом.

Первый механизм, присущ фагоцитозу клеток и крупных частиц, второй характерен для поглощения микроорганизмов. Результат в обоих случаях один — образование фагосомы с частицей внутри. В поглощении участвует цитоскелет фагоцитов, в частности, белки клатрин и актин. В течение 1—2 минут в клетке формируется несколько фагосом. При участии цитоскелета происходит слияние ли-зосом с фагосомами с образованием фаголизосомы. В фаголизосоме рН меняется от нейтральной в первые минуты (оптимум ферментов специфических гранул) до 4,7, что служит условием для конверсии супероксидного аниона в перекись водорода без участия супероксид-димутазы, которая в фаголизосому, по-видимому, не секретируется, а также для активации кислых лизосомальных гидролаз.

В стадии переваривания наибольшее значение для бактерицидного эффекта при фагоцитозе имеют антимикробные факторы. Их можно разделить на две группы. К первой относятся компоненты, присутствующие в зрелом лейкоците. Это лизоцим, лактоферин, ка-тионные белки. Они лизируют (лизоцим), убивают (катионные белки) или задерживают рост (лактоферин) микробов. Факторы второй группы образуют кислородные радикалы (супероксидный анион и др.), которые вместе с перекисью водорода, миелопероксидазой и галогенами составляют эффекторное звено кислородозависимого аппарата цитотоксичности нейтрофила. По мере реализации фагоцитарной реакции формируются условия для полного развития стадии пролиферации. В частности, мономерная форма С-реактивного белка, образующаяся в процессе его фагоцитоза и обладающая выраженной хемоаттрактивной активностью, замещается пентамерной, обладающей митогенной активностью. В результате этого происходит переключение неспецифического ответа в специфический, определяемый доминированием в очаге лимфоцитов и макрофагов.

Таким образом, нейтрофилы обладают способностью убивать патогенные микроорганизмы, а также переваривать подвергшиеся фагоцитозу омертвевшие ткани (рис. 2.9—2.11). При этом необходимо отметить, что окислительные возможности лейкоцитов во многом определяют прогноз как местного раневого процесса, так и течения ^ожоговой болезни (при обширных поражениях кожи) в целом. При ожогах происходит респираторный взрыв нейтрофилов, в результате чего образуется большое количество активированных форм кислорода, которые в свою очередь вызывают поражения внутренних Органов (см. ниже), но на этом свойства ПЯЛ не ограничиваются.

Нейтрофилы воздействуют на межклеточный матрикс путем секреции коллагеназы, эластазы, нейтральных протеиназ, катепсинов, кислых гидролаз. Коллаген и его пептиды, в свою очередь, являются хемотаксическими факторами для макрофагов и фибробластов. Кроме того, нейтрофилы обладают способностью синтезировать факторы, усиливающие и ингибирующие миграцию фибробластов.

Таким образом, нейтрофилы, не только фагоцитируют омертвевшие ткани и микроорганизмы, но также поддерживают каскад воспа-лительно-репаративного процесса.

Роль макрофагов в очаге воспаления. Если нейтрофилы погибают при фагоцитозе, то макрофаги сохраняются в процессе фагоцитоза, резорбируют продукты распада клеток и межклеточного

вещества, расчищая поле для регенерации. Процесс этот реализуется с помощью таких лизосомальных ферментов, как коллагеназа и эласта-за. Через них, по-видимому, устанавливается подвижное равновесие между макрофагами и фибробластами — основными продуцентами коллагена. Активированный лимфокинами лимфоцитов макрофаг повышает свой коллагенолитический потенциал, что по механизму обратной связи включает нарастающую способность фибробластов синтезировать коллаген I, III и V типов, гликозаминогликаны, фиб-ронектин и другие вещества. Если этого не происходит, то нарушается репарация дефекта.

Таким образом, макрофаги играют важную роль в сопряжении экс-судативной и пролиферативной фаз воспаления, регенерации и фиброза. Они (совместно с нейтрофилами) ограничивают пораженный участок тканей, формируя нейтрофильно-макрофагальный барьер (см. рис. 2.6). Вначале в нем превалируют нейтрофилы, но впоследствии клеточный состав этого барьера меняется на преимущественно макрофагальный и далее, на макрофагально-фибробластический, что предшествует формированию грануляционной ткани. Макрофаги стимулируют пролиферацию фибробластов за счет секреции ряда биологически активных веществ (цитокинов и ростовых факторов). К ним относятся макрофагальный фактор роста (MDGF), тромбоци-тарный фактор роста (PDGF), трансформирующий ростовой фактор (TGF-p), фактор некроза опухолей (TNF), интерлейкин-1 (IL-1). Кроме того, хемотаксис фибробластов усиливает секретируемый макрофагами фибронектин. За счет выделения TGF-a, TGF-p, pFGF, EGF, IL-8 они стимулируют ангиогенез. На синтез коллагена и секрецию коллагеназы макрофаги влияют через выделяемые ими факторы PDGF, TGF-p, TNF-a, IGF-1, IL-1. Формирование внеклеточного мат-рикса усиливается за счет выделения TGF-a, EGF, TNF-a, IL-1, pFGF.

Выделяя монокины, макрофаги влияют на дифференцировку из стволовых клеток, миграцию, пролиферацию и функцию моноцитов. В кооперации с Т- и В-лимфоцитами они участвуют в иммунном ответе организма, тесно связанном с воспалением. Есть данные, что макрофаги секретируют более 60 монокинов, что определяет ведущую роль этого вида клеток в этой стадии воспаления. Благодаря этому макрофаг может взаимодействовать практически со всеми клеточными популяциями и межклеточным матриксом. По сути дела он является дирижером клеточного ансамбля. Не исключено, что активированные макрофаги, также как и нейтрофилы, могут усиливать регенерацию и по другим каналам, например, отменяя антипролифе-ративное действие глюкокортикоидов через выделение факторов-антагонистов (дефинсинов и протегринов).

Макрофаги в функциональном отношении гетерогенны: имеются фагоциты, детерминированные на синтез и секрецию медиаторов воспаления, и фагоциты, кооперирующие с лимфоцитами в иммунном ответе, влияя на их таксис и функции, продуцируя монокины. Отличительной чертой этих макрофагов является экспрессия на плазматической мембране продуктов Ir-генов, контролирующих силу иммунного ответа, так называемые Ja-белки. Необходимо отметить, что секрети-руемые цитокины не только непосредственно, внутрисистемно, участвуют в регуляции функции кооперирующих в процессе воспаления клеток, но и опосредованно, за счет взаимодействия с другими системами, например нейроэндокринной, что предопределяет появление ряда общих реакций, типичных для воспаления. Материальным субстратом нейроиммунного взаимодействия являются рецепторы к пептидным лигандам, общие для обеих систем. Так, интерлейкин-1 (эндогенный пироген) воздействует на терморегуляторный центр в гипоталамусе. Этот цитокин непосредственно, а также через продукцию простагландинов, способен вызывать лихорадку, стимуляцию метаболизма норадреналина в ЦНС, вызывать нейтрофилию, усиливать синтез белков острой фазы, обеспечивать анальгезирующий эффект, а через активацию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси воздействовать на прочие иммунологические параметры.

В конечном счете наступает пролиферативная фаза воспаления, что обеспечивает воссоздание архитектуры ткани, включая все элементы органотканевого функционального комплекса.

Фибробласты в огаге воспаления. Фибробласты — главные эффекторы репаративной фазы, ими генерируются основные элементы стромы и микроциркуляторной единицы. Они являются основными клетками, действующими в следующей стадии воспаления. Параллельно пролиферации фибробластов происходит новообразование сосудов. Путем почкования от капилляров отделяются тяжи клеток, образующихся из эндотелия. Позднее в этих тяжах появляется просвет вновь образовавшихся капилляров. Последние имеют вертикальную направленность, вокруг них расположены фибробласты и гистиоциты. Как следует из исследований Н. Г. Хрущева (1976) в заживлении ран принимает участие короткоживущая популяция фибробластов, имеющая общее происхождение с другими кроветворными клетками. Фибробласты являются основными продуцентами компонентов межклеточного матрикса (коллагенов I, III, V типов, гликоз-аминогликоанов, фибронектина и др.). Вместе с тем, в наработке этих компонентов принимают участие и другие виды клеток (макрофаги, нейтрофилы). Таким образом, на этом этапе ведущая роль уже принадлежит фибробластам, которые становятся ведущим регуляторны-ми клетками.

В ране формируется грануляционная ткань, которая содержит капилляры, мелкие кровеносные сосуды и различные клеточные элементы. В поверхностных ее слоях находятся нейтрофилы, макрофаги, а в глубине ткани преобладают фибробласты, встречаются также гистиоциты и тучные клетки. В соответствии с классификацией Н. Н. Аничкова и соавт. (1951), в грануляционной ткани можно вы-делитьследующие слои:

верхний — лейкоцитарно-некротический, расположенный выше капиллярных аркад. Здесь много нейтрофильных лейкоцитов и фибрина. Этот слой малопроницаем для микроорганизмов и высокомолекулярных веществ;

средний — собственно петли грануляций, или аркады;

глубокий — состоит из вертикально расположенных капилляров, между которыми находятся клетки и масса аморфного межуточного вещества, постепенно вытесняющаяся растущими снизу колла-геновыми волокнами.

В более поздние сроки (с 3—4 недели) образуется слой горизонтально расположенных фибробластов. Последние расположены компактно и, постепенно разрастаясь, вытесняют слой вертикальных петель. Между фибробластами возникают правильные слои аргиро-фильных и коллагеновых волокон и постепенно формируется горизонтально расположенный фиброзный слой.

Образование соединительной ткани представляет собой дальнейшее преобразование клеточных элементов грануляционной ткани. Образование волокнистой субстанции в юной соединительной ткани идет постепенно из глубоких слоев раны к поверхности. Одновременно отмечается запустевание и дегенерация кровеносных сосудов, клетки юной соединительной ткани продолжают уплощаться, вытягиваться, мигрирующие клетки (свободные макрофаги) теряют свою подвижность, волокнистые субстанции начинают преобладать над клеточными скоплениями. Так образуется рубцовая ткань, которая в свою очередь претерпевает дальнейшую трансформацию.

Читать далее: Заживление ожогов как единая цепь воспалительной реакции