Особенности обмена веществ при воспалении

Главная / Издательство / Особенности нарушения обмена веществ в очаге воспаления

2.1.9. Особенности нарушения обмена веществ в очаге воспаления

Развитие альтерации, сосудистых изменений в зоне воспаления законо-мерно сочетается с типовыми расстройствами метаболизма. Прежде всего следует отметить резкое увеличение обмена веществ на стадии артериальной гиперемии в связи с усилением оксигенации, повышением активности фер-ментов гликолиза и аэробного окисления. В эксперименте было показано, что потребление кислорода при этом повышается на 30-35%. Одновременно про-исходит возрастание кровотока в системе микроциркуляции, что также спо-собствует улучшению трофики тканей в зоне артериальной гиперемии и по-вышению температуры в очаге воспаления. Однако это длится недолго – на протяжении 2-3 часов в центральных участках воспалительного очага, а по периферии – несколько дольше.

Последовательная смена артериальной гиперемии венозной в зоне воспа-ления приводит к резкому снижению напряжения кислорода со 100-110 мм рт. ст. до 10-15 мм рт. ст., что сопровождается подавлением активности мета-болических реакций в клетках поврежденной ткани. Необходимо отметить, что нарушение обменных процессов является не только следствием дефицита кислорода. Так, в очаге острого воспаления происходят набухание митохонд-рий различных клеток, разобщение аэробного окисления и сопряженного с ним окислительного фосфорилирования. При этом активируется гликолиз, накапливаются молочная, яблочная, янтарная, -кетоглутаровая кислоты, не-доокисленные продукты липолиза и протеолиза (жирные кислоты, полипеп-тиды, аминокислоты, кетоновые тела).

Избыточное накопление кислых метаболитов лежит в основе развития в зоне острого воспаления вначале компенсированного, а затем декомпенсиро-ванного метаболического ацидоза. Причем, чем интенсивнее выражено вос-паление, тем более глубокими оказываются сдвиги кислотно-основного со-стояния в очаге альтерации. Так, при остром абсцессе рН гнойного экссудата может снизиться до 5,0.

Наряду с повышением кислотности в зоне воспаления возрастает онкоти-ческое и осмотическое давление в тканях. Это, в определенной мере, являет-ся результатом катаболических процессов – крупные молекулы расщепляют-ся на более мелкие, их концентрация нарастает. Наблюдаются деполимериза-ция белково-гликозаминогликановых комплексов, распад белков, жиров, уг-леводов и накопление продуктов распада: свободных аминокислот, уроновых кислот, аминосахаров, полипептидов, низкомолекулярных полисахаридов. Катаболические процессы затрагивают и соединительную ткань, что приво-дит к дезорганизации околокапиллярного соединительнотканного скелета, и таким образом потенцируются расстройства микроциркуляции в зоне воспа-ления.

Повышение осмотического давления в очаге воспаления обусловлено вы-ходом из поврежденных клеток ионов Nа+, К+, Са2+, макро-молекулярных анионов, усиленной диссоциацией солей вследствие ацидоза ткани, а также нарушением выведения осмолей из очага воспаления на стадии венозной ги-перемии и стаза. Так, в гнойном экссудате концентрация ионов К может дос-тигать 100-200 мг%, тогда как в нормальных тканях она не превышает 20 мг%. Повышение онкоосмотического давления в очаге воспаления способст-вует экссудации и развитию местного отека.

Характеризуя состояние энергетического обеспечения клеток в зоне ост-рого воспаления, следует отметить, что активация окислительно-восстановительных реакций на стадии артериальной гиперемии сопровожда-ется и усилением синтеза макроэргических соединений и, соответственно, активацией различных энергозависимых реакций в клетках. Между тем на стадии венозной гиперемии в связи с развитием локального метаболического ацидоза, набухания митохондрий, разобщения процессов окислительного фосфорилирования и дыхания уровень макроэргических соединений в клет-ках снижается. Общеизвестен факт, что энергетический выход при полном окислении одной молекулы глюкозы составляет 36 молекул АТФ, в то время как в процессе гликолиза на одну молекулу глюкозы приходится лишь обра-зование 4 молекул АТФ («чистый» энергетический выход составляет 2 моле-кулы АТФ).

В условиях дефицита кислорода, прогрессирующего в фазе венозной ги-перемии и стаза, увеличивается содержание АДФ, АМФ, неорганического фосфата в клетках. В то же время избыточные концентрации АДФ в клетках обеспечивают выраженную активацию фермента фосфо-фруктокиназы, кото-рая лимитирует реакцию, определяющую общую скорость гликолиза, а именно фосфорилирование фруктозо-6-фосфата с образованием фруктозо-1,6-дифосфата. При высоком уровне оксигенации тканей в зоне артериальной гиперемии, когда увеличивается концентрация АТФ, активность фосфофрук-токиназы заметно снижается, подавляется и интенсивность гликолитических реакций.

Итак, на фоне прогрессирующей гипоксии, свойственной венозной гипе-ремии и стазу, возникает дополнительная стимуляция процессов гликолиза, еще больше нарастает концентрация водородных ионов, формируется пороч-ный круг. Однако, если поместить альтерированную ткань в зону чистого ки-слорода, возникает прямой эффект Пастера, то есть подавление гликолиза дыханием, начинается интенсивное потребление кислорода тканями. Это связано с тем, что в митохондриях скорость переноса электронов и скорость образования АТФ определяются, в первую очередь, концентрацией АДФ и фосфата, которые и являются активаторами дыхания. Этот феномен, то есть изменение скорости дыхания в соответствии со сдвигами концентрации АДФ, носит название дыхательного, или акцепторного контроля. Итак, АДФ и фосфат служат важнейшими внутриклеточными регуляторами энергетиче-ского обеспечения клеток. Этот механизм регуляции сохраняется и в зоне воспаления.

Одновременно с катаболическими процессами в поврежденной ткани ак-тивируются анаболические процессы. Они определяются уже на ранних эта-пах воспалительного процесса, но выражены еще слабо. На поздних стадиях воспаления возрастает синтез ДНК и РНК в клетках, повышается активность клеточных ферментов, активируются процессы окисления и окислительного фосфорилирования, увеличивается выход макроэргов.

В очаге воспаления накапливаются высокоактивные фибробласты, гис-тиоциты, гранулоциты, мононуклеары, обеспечивающие очищение зоны аль-терации и выделяющие биологически активные вещества, стимулирующие размножение клеточных и соединительнотканных элементов в очаге воспа-ления.

предыдущий раздел | содержание| следующий раздел