Медиаторы и ингибиторы воспаления
| Медиатор | Вазодиля- тация | Увеличение проницаемости | Хемотак- сис | Опсониза- ция | Боль | |
| Немедленное | Отсроченное | |||||
| Гистамин | + | +++ | — | — | — | — |
| Серотонин | + | + | — | — | — | — |
| Брадикинин | + | + | — | — | — | +++ |
| Комплемент 3а | — | + | — | — | — | — |
| Комплемент 3b | — | — | — | — | +++ | — |
| Комплемент 5а | — | + | — | +++ | — | — |
| Простагландины | +++ | + | +? | +++ | — | + |
| Лейкотриены | — | +++ | +? | +++ | — | — |
| Лизосомальные протеазы | — | — | ++1 | — | — | — |
| Кислородные радикалы | — | — | ++1 | — | — | — |
Протеазы и содержащие кислород свободные радикалы, высвобождающиеся из нейтрофилов, вызывают отсроченное повышение проницаемости в результате их повреждающего действия на эндотелиальные клетки.
Исследования после экспериментов Люиса показали, что гистамин является одним из многих медиаторов острого воспалительного ответа. Было обнаружено большое количество других медиаторов, но точная роль каждого из них в воспаленной ткани неизвестна; об их действии in vivo можно только догадываться на основе их активности in vitro.
Вазоактивные амины: гистамин и серотонин, высвобождаются из тканевых базофилов и тромбоцитов. У человека гистамин играет более важную роль, чем серотонин; он действует главным образом на венулы, которые имеют H1 гистаминовые рецепторы. Оба эти амина вызывают вазодилятацию и увеличение проницаемости и, вероятно, являются главными агентами, действующими в начальном периоде острого воспалительного ответа. Уровень гистамина уменьшается быстро, в пределах часа после начала воспаления.
Система кининов: брадикинин, конечный продукт системы кинина, формируется в результате действия калликреина на белок-предшественник в плазме (крупномолекулярный кининоген). Калликреин существует в виде неактивной формы (прекалликреин) в плазме и активируется активированным XII фактором (фактор Хагемана) системы свертывания крови. Брадикинин увеличивает сосудистую проницаемость и раздражает болевые рецепторы.
Система свертывания крови: обратите внимание, что система свертывания, ведущая к образованию фибрина, также активируется фактором Хагемана (активированный фактор XII). Фибринопептиды, которые образуются в катаболизме фибрина (фибринолиз), также вызывают увеличение сосудистой проницаемости и являются хемотаксинами для нейтрофилов.
Система комплемента: C5a и C3a, которые образуются при активации комплемента, вызывают увеличение сосудистой проницаемости, стимулируя выброс гистамина тканевыми базофилами. C5a — мощный хемотаксический агент для нейтрофилов и макрофагов. C3b — важный опсонин. C5a активирует липооксигеназный комплекс метаболизма арахидоновой кислоты.
Метаболиты арахидоновой кислоты: арахидоновая кислота — ненасыщенная жирная кислота, содержащая 20 атомов углерода, найденная в фосфолипидах клеточных мембран нейтрофилов, тканевых базофилов, моноцитов и других клеток. При высвобождении арахидоновой кислоты фосфолипазами запускается ряд сложных реакций, в результате чего образуются простагландины, лейкотриены и другие медиаторы воспаления (рис. 2).
Помните, что ЛТС4, ЛТD4 и ЛТЕ4 раньше обозначались как медленно реагирующая субстанция анафилаксии (МРС-А).
Факторы нейтрофилов: протеазы и токсические кислородосодержащие свободные радикалы, образующиеся в нейтрофилах, как предполагается, вызывают эндотелиальное повреждение, что приводит к увеличению сосудистой проницаемости.
Другие медиаторы и ингибиторы: существует множество других химических медиаторов острого воспаления, которые здесь не описаны, потому что они играют или незначительную, или сомнительную роль. Существуют также и ингибиторы воспаления, но они недостаточно изучены; возможные ингибирующие факторы включают ингибитор эстеразы C1 (ингибирует систему комплемента) и a1-антитрипсин (ингибирует протеазы).
Медиаторы плазмы крови и клеточного происхождения взаимосвязаны. Действие медиаторов опосредовано рецепторами на поверхности эффекторных клеток. Из этого следует, что смена одних медиаторов другими во времени обусловливает смену клеточных форм в зоне воспаления — от полиморфно-ядерного лейкоцита для фагоцитоза до фибробласта, активируемого цитокинами макрофага, для репарации.
ЭКССУДАЦИЯ
Экссудация —это сложный процесс формирования воспалительного выпота, источниками которого могут быть кровь, лимфа и местные клетки ткани, в которой развивается воспалительный процесс. Основные компоненты воспалительного выпота имеют гематогенное происхождение.
Формирование воспалительного выпота, который носит название экссудат,происходит в результате микроциркуляторных и клеточных реакций.
Экссудат обязательно состоит из двух частей:
—жидкой части, в состав которой входит вода, плазменные белки — альбумины, глобулины, фибриноген, минеральные соли, и
—клеточной части, в состав которой входят как клетки гематогенного происхождения — нейтрофилы, лимфоциты, моноциты, гистиоциты, эритроциты, так и клетки местной ткани — макрофаги, эпителиальные, мезотелиальные клетки.
Соотношение жидкой и клеточной части, а также преобладание тех или иных клеточных форм при различных формах воспаления будет различным.
Экссудация — фаза, быстро следующая за альтерацией и выбросом медиаторов. Существует два главных компонента этой фазы воспалительного ответа:
—микроциркуляторные изменения;
—клеточные реакции.
Микроциркуляторные изменения:
Вазодилятация и стаз: первое изменение в микроциркуляции — преходящая и незначительная вазоконстрикция, которая затем сменяется выраженной дилятацией артериол, капилляров и венул. Вазодилятация вызывает начальное увеличение кровотока в воспаленной области (гиперемия). Затемразвивается стаз, который характеризуется резким снижением кровотока.
Увеличение проницаемости: проницаемость капилляров и венул зависит от состояния межклеточных стыков (пор) между эндотелиальными клетками сосудов. Через поры в норме могут проходить маленькие молекулы (МВ <40000). Путем пиноцитоза осуществляется селективный перенос больших молекул через капилляр в интерстициум. В нормальном капилляре жидкость выходит из микроциркуляторного русла в ткани под влиянием капиллярного гидростатического давления и возвращается обратно под влиянием осмотического давления коллоидов плазмы. В норме, жидкость, которая проникает в ткани из микроциркуляторного русла, является ультрафильтратом плазмы (табл. 2).
Таблица2
Источник
| Классы провоспалительных медиаторов | Преимущественные эффекты |
| Биогенные амины (гистамин, серотонин) Цитокины (Интерлейкины, интерфероны, хемокины, фактор некроза опухолей) Лейкокины (белки острой фазы, катионные белки, фибронектины) Ферменты (все классы ферментов) Липидные медиаторы (простагландины, лейкотриены, липопероксиды) Система кининов Система комплемента | Повышение проницаемости капилляров (ППК), сокращение гладкомышечных клеток (ГМК), формирование боли Цитотоксичность, факторы хемоаттракции и роста фагоцитов Опсонизация, хемоаттракция фагоцитов, бактерицидность, ППК Все виды катализа ППК, боль, лихорадка, сокращение и расслабление ГМК, хемоаттракция фагоцитов, альтерация ППК, гиперемия, эмиграция фагоцитов Цитоцидность, бактериоцидность, опсонизация, хемоаттрактация фагоцитов |
| Противовоспалительные медиаторы | Преимущественные эффекты |
| Гепарин Хондроитин-сульфаты Апопротеин Е Ингибиторы протеаз Антифосфолипазы Ферменты (арилсульфатаза, гистаминаза) Полиамины (кадаверин, путресцин и др.) Интерлейкин-10 Глюкокортикоидные гормоны | Ингибирует биогенные амины, комплемент, тромбоз, кинины Снижают проницаемость капилляров Иммуносупрессор Подавляют ферментную альтерацию Ингибируют фосфолипазную альтерацию Инактивируют лейкотриены и гистамин Подавляют экссудацию, стимулируют клеточную пролиферацию Ингибитор продукции других цитокинов Подавление экспрессии генов интерлейкинов, индукция апоптоза лимфоцитов, стимуляция продукции макрофагальных антифосфолипаз |
Тесты для самоподготовки
1.Защитный компонент воспалительной реакции проявляется в виде: а – локализации очага альтерации от здоровых тканей; б – инактивации факторов альтерации тканей; в – препятствия для распространения продуктов альтерации; г – мобилизации специфических и неспецифических факторов защиты организма; д – активации процессов восстановления или замещения поврежденных структур.
2.Укажите медиаторы воспаления: А – клеточного и Б – гуморального происхождения:
а – лейкотриены, б – серотонин, в – кинины, г- интерлейкины, д – гистамин, е – комплемент, ж – лизосомальные ферменты, з – простагландины, и – интерфероны.
3.Соотнесите указанные патогенетические механизмы воспаления: А – гиперемия и повышение проницаемости капилляров; Б – положительный хемотаксис фагоцитов (хемоаттракция); В – бактерио- и цитотоксичность
с медиаторами, которые их реализуют:
а – лейкотриены, б – серотонин, в – кинины, г – интерлейкины, д – гистамин, е – комплемент, ж – лизосомальные ферменты, з – простагландины, и – интерфероны.
4.Укажите физико-химические факторы, способствующие процессу экссудации: а – понижение онкотического давления в плазме капилляров, б – увеличение проницаемости капилляров, в – понижение гидростатического давления в капиллярах, г – гиперонкия интерстиция, д – гипоонкия интерстиция, е – гипериония интерстиция, ж – гипоиония интерстиция.
5.Биологическая роль экссудата в очаге альтерации заключается в следующем: а – отграничение поврежденных тканей от здоровых; б – создание препятствия для распространения факторов альтерации; в – инактивация факторов альтерации компонентами экссудата; г – разбавление экссудатом факторов альтерации.
6.Укажите свойства характерные для: А – нейтрофилов, Б – моноцитов, В – лимфоцитов:
а – являются облигатными (профессиональными) фагоцитами; б – способны генерировать пероксиды; в – обладают миелопероксидазой; г – продуцируют интерлейкин-2; д – продуцируют интерлейкин-1; е – выделяют колониестимулирующие факторы для иммунных клеток; ж – продуцируют медиаторы воспаления; з – способны распознавать и фагоцитировать нежизнеспособные клетки; и – способны распознавать и уничтожать мутантные и раковые клетки; к – продуцируют бактерицидные катионные белки.
7.Соотнесите противовоспалительные медиаторы: А – гепарин; Б – гистаминаза; В – интерлейкин-10; Г – глюкокортикоиды
с выполняемыми ими функциями:
а – индукция апоптоза лимфоцитов; б – ингибирование продукции цитокинов; в – инактивация гистамина; г – ингибирование комплемента, кининов.
8.Укажите факторы, активизирующие клеточную пролиферацию в очаге воспаления:
а – кейлоны, б – ингибиторы кейлонов, в – полиамины, г – пептидные факторы роста, д – глюкокортикоиды, е – интерлейкин-2.
9.Укажите факторы, тормозящие пролиферативные процессы в очаге воспаления:
а – кадаверин, б – путресцин, в- кейлоны, г – глюкокортикоиды, д – апопротеин Е.
10.Укажите клетки, обеспечивающие истинную регенерацию – А и ложную пролиферацию – Б: а – Т-лимфоциты, б – В-лимфоциты, в – фибробласты, г – моноциты, д – гистиоциты, е – паренхиматозные клетки.
Занятие №7
Источник
Появление воспалительных процессов в ответ на действие патологического фактора является адекватной реакцией организма. Воспаление – комплексный процесс, который развивается на местном или общем уровне, возникающий в ответ на действие чужеродных агентов. Основная задача развития воспалительной реакции направлена на устранение патологического влияния и восстановление организма. Медиаторы воспаления являются посредниками, принимающими непосредственное участие в этих процессах.
Кратко о принципах воспалительных реакций
Иммунная система – охранник человеческого здоровья. При появлении необходимости она вступает в бой и уничтожает бактерии, вирусы, грибы. Однако при усиленной активизации работы процесс борьбы с микроорганизмами можно увидеть визуально или прочувствовать появление клинической картины. Именно в подобных случаях развивается воспаление как защитный ответ организма.
Различают острый процесс воспалительной реакции и хроническое ее течение. Первый возникает в результате внезапного действия раздражающего фактора (травма, повреждение, аллергическое влияние, инфекция). Хроническое воспаление имеет затяжной характер и не столь выраженные клинические признаки.
В случае местного ответа иммунной системы в зоне травмы или ранения появляются следующие признаки воспалительной реакции:
- болезненность;
- припухлость, отечность;
- гиперемия кожи;
- нарушение функционального состояния;
- гипертермия (подъем температуры).
Стадии развития воспаления
Процесс воспаления основан на одновременном взаимодействии защитных факторов кожи, крови и иммунных клеток. Сразу после контакта с чужеродным агентом организм отвечает местным расширением сосудов в зоне непосредственной травматизации. Происходит увеличение проницаемости их стенок и усиление местной микроциркуляции. Вместе с током крови сюда поступают клетки гуморальной защиты.
Во второй стадии иммунные клетки начинают борьбу с микроорганизмами, оказавшимися в месте повреждения. Начинается процесс, имеющий название фагоцитоз. Клетки-нейтрофилы изменяют свою форму и поглощают патологических агентов. Далее выделяются специальные вещества, направленные на уничтожение бактерий и вирусов.
Параллельно с микроорганизмами нейтрофилы уничтожают и старые мертвые клетки, располагающиеся в зоне воспаления. Таким образом, начинается развитие третьей фазы реакции организма. Очаг воспаления как бы ограждается от всего организма. Иногда в этом месте может ощущаться пульсация. Клеточные медиаторы воспаления начинают продуцироваться тучными клетками, что позволяет очистить травмированную область от токсинов, шлаков и других веществ.
Общие понятия о медиаторах
Медиаторы воспаления – это активные вещества биологического происхождения, выделением которых сопровождаются основные фазы альтерации. Они отвечают за возникновение проявления воспалительных реакций. Например, усиление проницаемости стенок сосудов или местное повышение температуры в зоне травматизации.
Основные медиаторы воспаления выделяются не только при развитии патологического процесса. Их выработка происходит постоянно. Она направлена на регуляцию функций организма на тканевом и клеточном уровнях. В зависимости от направленности действия, модуляторы оказывают эффект:
- аддитивный (добавочный);
- синергетический (потенцирующий);
- антагонический (ослабляющий).
При появлении повреждения или в месте действия микроорганизмов медиаторное звено контролирует процессы взаимодействия воспалительных эффекторов и смену характерных фаз процесса.
Виды медиаторов воспаления
Все воспалительные модуляторы разделяются на две большие группы, в зависимости от их происхождения:
- Гуморальные: кинины, производные комплемента, факторы свертывающей системы крови.
- Клеточные: вазоактивные амины, производные арахидоновой кислоты, цитокины, лимфокины, лизосомальные факторы, активные метаболиты кислорода, нейропептиды.
Гуморальные медиаторы воспаления находятся в организме человека до воздействия патологического фактора, то есть организм имеет запас этих веществ. Их депонирование происходит в клетках в неактивном виде.
Вазоактивные амины, нейропептиды и лизосомальные факторы также являются предсуществующими модуляторами. Остальные вещества, относящие к группе клеточных медиаторов, вырабатываются непосредственно в процессе развития воспалительной реакции.
Производные комплемента
К медиаторам воспаления относятся производные комплимента. Эта группа биологически активных веществ считается самой важной среди гуморальных модуляторов. К производным относятся 22 различных белка, образование которых происходит при активации комплемента (образовании иммунного комплекса или иммуноглобулинов).
- Модуляторы С5а и С3а отвечают за острую фазу воспаления и являются либераторами гистамина, продуцируемого тучными клетками. Их действие направлено на усиление уровня проницаемости клеток сосудов, что осуществляется прямым способом или опосредственно через гистамин.
- Модулятор С5а des Arg повышает проницаемость венул в месте воспалительной реакции и привлекает нейтрофильные клетки.
- С3Ь способствует фагоцитозу.
- Комплекс С5Ь-С9 отвечает за лизис микроорганизмов и патологических клеток.
Эта группа медиаторов продуцируется из плазмы и тканевой жидкости. Благодаря поступлению в патологическую зону, происходят процессы экссудации. При помощи производных комплемента высвобождаются интерлейкин, нейромедиаторы, лейкотриены, простагландины и факторы, активирующие тромбоциты.
Кинины
Эта группа веществ является вазодилататорами. Они образуются в тканевой жидкости и плазме из специфических глобулинов. Основными представителями группы являются брадикинин и каллидин, эффект действия которых проявляется следующим образом:
- участвуют в сокращении мускулатуры гладких групп;
- за счет сокращения сосудистого эндотелия усиливают процессы проницаемости стенки;
- способствуют увеличению артериального и венозного давления;
- расширяют мелкие сосуды;
- вызывают появление боли и зуда;
- способствуют ускорению регенерации и коллагенового синтеза.
Действие брадикинина направлено на открытие доступа плазмы крови к очагу воспаления. Кинины – медиаторы боли воспаления. Они раздражающе действуют на местные рецепторы, вызывая дискомфорт, болезненное ощущение, зуд.
Простагландины
Клеточными медиаторами воспаления являются простагландины. Эта группа веществ относится к производным арахидоновой кислоты. Источниками простагландинов являются макрофаги, тромбоциты, гранулоциты и моноциты.
Простагландины – медиаторы воспаления, проявляющие следующую активность:
- раздражение болевых рецепторов;
- расширение сосудов;
- увеличение экссудативных процессов;
- усиление гипертермии в очаге поражения;
- ускорение передвижение лейкоцитов в патологическую зону;
- увеличение отечности.
Лейкотриены
Биологически активные вещества, относящиеся к вновь образующимся медиаторам. То есть в организме в состоянии покоя иммунной системы их количество недостаточно для немедленного ответа раздражающему фактору.
Лейкотриены провоцируют усиление проницаемости сосудистой стенки и открывают доступ лейкоцитам в зону патологии. Имеют значение в генезе воспалительной боли. Вещества способны синтезироваться во всех кровяных клетках, кроме эритроцитов, а также в адвентиции клеток легких, сосудов и тучных клетках.
В случае развития воспалительного процесса в ответ на бактерии, вирусы или аллергические факторы лейкотриены вызывают спазм бронхов, провоцируя развитие отечности. Эффект схожий с действием гистамина, однако более длительный. Орган-мишень для активных веществ – сердце. Выделяясь в большом количестве, они действуют на сердечную мышцу, замедляют коронарный кровоток и усиливают уровень воспалительной реакции.
Тромбоксаны
Эта группа активных модуляторов образуется в тканях селезенки, мозговых клетках, легких и кровяных клетках тромбоцитах. Оказывают спастическое воздействие на сосуды, усиливают процессы тромбообразования при ишемии сердца, способствуют процессам агрегации и адгезии тромбоцитов.
Биогенные амины
Первичные медиаторы воспаления — гистамин и серотонин. Вещества являются провокаторами первоначальных нарушений микроциркуляции в зоне патологии. Серотонин – нейромедиатор, который вырабатывается в тучных клетках, энтерохромаффинах и тромбоцитах.
Действие серотонина меняется в зависимости от его уровня в организме. В обычных условиях, когда количество медиатора является физиологическим, он усиливает спазмированность сосудов и повышает их тонус. При развитии воспалительных реакций количество резко увеличивается. Серотонин становится вазодилататором, повышая проницаемость сосудистой стенки и расширяя сосуды. Причем его действие в сотню раз эффективнее второго нейромедиатора биогенных аминов.
Гистамин – медиатор воспаления, имеющий разностороннее действие на сосуды и клетки. Действуя на одну группу гистаминчувствительных рецепторов, вещество расширяет артерии и угнетает передвижение лейкоцитов. При воздействии на другую – сужает вены, вызывает повышение внутрикапеллярного давления и, наоборот, стимулирует движение лейкоцитов.
Действуя на нейтрофильные рецепторы, гистамин ограничивает их функциональность, на рецепторы моноцитов – стимулирует последние. Таким образом, нейромедиатор может оказывать воспалительное противовоспалительное действие одновременно.
Сосудорасширяющий эффект гистамина усиливается под влиянием комплекса с ацетилхолином, брадикинином и серотонином.
Лизосомальные ферменты
Медиаторы иммунного воспаления вырабатываются моноцитами и гранулоцитами в месте патологического процесса в ходе стимуляции, эмиграции, фагоцитоза, повреждения и смерти клеток. Протеиназы, которые являются основным компонентом лизосомальных ферментов, обладают действием противомикробной защиты, лизируя чужеродные уничтоженные патологические микроорганизмы.
Кроме того, активные вещества способствуют повышению проницаемости сосудистых стенок, модулируют инфильтрацию лейкоцитов. В зависимости от количества выделенных ферментов, они могут усилить или ослаблять процессы миграции лейкоцитарных клеток.
Воспалительная реакция развивается и держится на протяжении долгого времени за счет того, что лизосомальные ферменты активируют систему комплемента, высвобождают цитокины и лимокины, активируют свертывание и фибринолиз.
Катионные белки
К медиаторам воспаления относятся белки, содержащиеся в нейтрофильных гранулах и имеющие высокую микробицидность. Эти вещества действуют непосредственно на чужеродную клетку, нарушая ее структурную мембрану. Это вызывает гибель патологического агента. Далее происходит процесс уничтожения и расщепления лизосомальными протеиназами.
Катионные белки способствуют высвобождению нейромедиатора гистамина, повышают проницаемость сосудов, ускоряют адгезию и миграцию лейкоцитарных клеток.
Цитокины
Это клеточные медиаторы воспаления, продуцируемые следующими клетками:
- моноцитами;
- макрофагами;
- нейтрофилами;
- лимфоцитами;
- эндотелиальными клетками.
Действуя на нейтрофилы, цитокины повышают уровень проницаемости сосудистой стенки. Также они стимулируют лейкоцитарные клетки к умерщвлению, поглощению и уничтожению чужеродные поселившихся микроорганизмов, усиливают процесс фагоцитоза.
После умерщвления патологических агентов цитокины стимулируют восстановление и пролиферацию новых клеток. Вещества взаимодействуют с представителями из своей группы медиаторов, простагландинами, нейропептидами.
Активные метаболиты кислорода
Группа свободных радикалов, которые вследствие наличия у себя непарных электронов, способны вступать во взаимосвязь с другими молекулами, принимая непосредственное участие в развитии воспалительного процесса. К метаболитам кислорода, которые входят в состав медиаторов, относятся:
- гидроксильный радикал;
- гидроперекисный радикал;
- супероксидный анион-радикал.
Источником этих активных вещества служат внешний слой арахидоновой кислоты, фагоцитозный взрыв при их стимуляции, а также окисление малых молекул.
Метаболиты кислорода повышают способность фагоцитозных клеток к уничтожению чужеродных агентов, вызывают окисление жиров, повреждение аминокислот, нуклеиновых кислот, углеводов, что усиливает сосудистую проницаемость. В качестве модуляторов метаболиты способны увеличивать воспалительные явления или оказывать противовоспалительное действие. Большое значение имеют при развитии хронических заболеваний.
Нейропептиды
К этой группе относятся кальцитонин, нейрокинин А и вещество Р. Это наиболее известные модуляторы из нейропептидов. Эффект действия веществ основывается на следующих процессах:
- привлечение нейтрофилов в очаг воспаления;
- повышение проницаемости сосудов;
- помощь при воздействии других групп нейромедиаторов на чувствительные рецепторы;
- усиление чувствительности нейтрофилов к венозному эндотелию;
- участие в формировании болевых ощущений в процессе воспалительной реакции.
Помимо всех перечисленных, к активным медиаторам также относятся ацетилхолин, адреналин и норадреналин. Ацетилхолин принимает участие в процессе формирования артериальной гиперемии, расширяет сосуды в очаге патологии.
Норадреналин и адреналин выступают в роли модуляторов воспаления, угнетая рост уровня сосудистой проницаемости.
Развитие воспалительной реакции не является нарушением со стороны организма. Наоборот, это показатель того, что иммунная система справляется с поставленными задачами.
Источник