Воспаление – первая большая тема патофизиологии и одна из тех, что возвращаются на каждом клиническом курсе. На занятии и на зачете почти всегда просят одно и то же: назвать стадии воспаления и объяснить, как одна вытекает из другой. Трудность в том, что стадии не сменяют друг друга по звонку. Они накладываются, и без общей логики тема распадается на списки медиаторов, клеток и латинских терминов.
В этой статье мы собрали каркас темы: определение, признаки, причины и то, что происходит в очаге от повреждения до заживления. Так же устроена наша методичка по воспалению: сначала общая схема процесса, потом каждое звено – медиаторы, сосудистые реакции, клетки. И все это с иллюстрациями, схемами и таблицами.
Определение и биологический смысл#
В определении важны два слова. Типовой – значит, процесс развивается по одному сценарию, что бы его ни вызвало: ожог, стафилококк или инфаркт. Местный – значит, главные события разворачиваются в очаге повреждения, хотя отвечает на них весь организм.
Биологический смысл воспаления – защита. Организм решает три задачи подряд:
- Отграничить очаг: отек, стаз и выпавший фибрин не дают агенту и токсинам распространяться
- Уничтожить повреждающий агент и убрать погибшие клетки – это работа фагоцитов
- Восстановить ткань за счет размножения клеток
Однако защитная реакция сама становится источником повреждения. Ферменты и активные формы кислородаАктивные формы кислорода – химически агрессивные производные кислорода (супероксид, перекись водорода, гидроксильный радикал), которыми фагоциты убивают микроорганизмы лейкоцитов повреждают и здоровую ткань. Поэтому воспаление называют процессом с двойственной природой: в нем всегда есть и защитное, и повреждающее. От того, что перевесит, зависит исход.
Признаки: местные и общие#
Местные признаки
Пять классических признаков описаны еще в античности. Заучивать их списком бесполезно: на зачете спрашивают, каким механизмом объясняется каждый.
| Признак | Латинское название | Чем объясняется |
|---|---|---|
| Покраснение | rubor | Артериальная гиперемия: расширенные артериолы и капилляры заполнены артериальной кровью |
| Припухлость | tumor | Экссудация и отек, полнокровие, скопление лейкоцитов в ткани |
| Жар | calor | Приток теплой артериальной крови и усиленный обмен веществ в очаге |
| Боль | dolor | Раздражение нервных окончаний медиаторами (брадикинин, гистамин, простагландины), ионами H⁺ и K⁺, сдавление отеком |
| Нарушение функции | functio laesa | Повреждение клеток, боль и отек |
Общие признаки
Общие признаки появляются, когда медиаторы из очага (прежде всего цитокины ИЛ-1, ИЛ-6 и ФНО-α) попадают в кровь и действуют на гипоталамус, костный мозг и печень. Эту системную реакцию называют ответом острой фазы.
- Лихорадка – цитокины смещают установочную точку центра терморегуляции в гипоталамусе
- Лейкоцитоз – костный мозг выбрасывает в кровь нейтрофилы, в том числе незрелые
- Белки острой фазы – печень усиленно синтезирует С-реактивный белок, фибриноген и другие белки
- Ускорение СОЭСОЭ – скорость оседания эритроцитов, показатель общего анализа крови – следствие изменения белкового состава плазмы
- Интоксикация – слабость, сонливость, снижение аппетита, боли в мышцах
Клиническая значимостьПочему при воспалении растут СОЭ и С-реактивный белокРазвернутьСвернуть
Оба показателя отражают ответ острой фазы, но с разной скоростью. С-реактивный белок начинает синтезироваться через несколько часов после повреждения, и так же быстро его уровень падает, когда воспаление стихает.
СОЭ меняется медленнее. Она зависит от белков плазмы, прежде всего фибриногена. Его становится больше, эритроциты легче склеиваются и быстрее оседают. Поэтому СОЭ растет позже и долго остается повышенной после выздоровления.
Причины и пусковые механизмы#
Агент, который вызывает воспаление, называют флогогеном. Флогогены делят по двум признакам: откуда они взялись и какова их природа.
- Экзогенные инфекционные – бактерии, вирусы, грибы, простейшие и их токсины
- Экзогенные неинфекционные – механическая травма, ожог и отморожение, излучение, кислоты и щелочи, инородные тела
- Эндогенные – очаг некроза, кровоизлияние, отложение солей, иммунные комплексы, распадающаяся опухоль
Как ткань узнает о повреждении? В ней постоянно находятся сторожевые клетки: тучные клетки и тканевые макрофаги. На их поверхности и в цитоплазме есть Toll-подобные рецепторыToll-подобные рецепторы – семейство рецепторов врожденного иммунитета, которые распознают типовые молекулы микроорганизмов и продукты повреждения клеток и другие рецепторы, которые распознают два вида сигналов: молекулы микроорганизмов и молекулы собственных разрушенных клеток. Вторые в норме спрятаны внутри клетки, и их появление снаружи означает, что клетка погибла.
В ответ сторожевые клетки выбрасывают медиаторы воспаления – вещества, которые запускают и поддерживают все дальнейшие события. Тучная клетка за секунды выделяет готовый гистамин, макрофаг начинает синтезировать цитокины. Подробно о группах медиаторов и их эффектах – в статье про медиаторы воспаления.
Альтерация: первичная и вторичная#
Альтерация – первая стадия и пусковое звено всего процесса. В ней различают два компонента, и разница между ними – один из самых частых вопросов на зачете.
Первичная альтерация
Первичная альтерация – повреждение, которое наносит сам флогоген. Ее объем и характер зависят от агента, его силы, длительности действия и места приложения. Когда действие агента прекращается, прекращается и первичная альтерация.
Вторичная альтерация
Вторичная альтерация – повреждение, которое ткань наносит себе сама в ходе начавшегося воспаления. От флогогена она уже не зависит и продолжается, даже если он устранен. Ее вызывают:
- Лизосомальные ферменты – выходят из разрушенных клеток и из активированных фагоцитов
- Активные формы кислорода – их вырабатывают нейтрофилы и макрофаги
- Медиаторы воспаления – часть из них прямо повреждает клетки
- Гипоксия – следствие расстройств кровообращения в очаге
Так замыкается круг: повреждение рождает медиаторы, медиаторы привлекают лейкоциты, лейкоциты повреждают ткань дальше. Поэтому зона вторичной альтерации обычно больше зоны первичной.
Что меняется в очаге
Повреждение клеток перестраивает обмен веществ. Сначала он резко усиливается («пожар обмена»), но кислорода не хватает, и клетки переходят на анаэробный гликолиз. Распад начинает преобладать над синтезом, в очаге копятся недоокисленные продукты.
Отсюда три физико-химических сдвига, из которых выводятся местные признаки:
- Ацидоз – накапливаются молочная кислота и другие кислые продукты
- Гиперосмия – крупные молекулы распадаются на множество мелких, из клеток выходят ионы, в первую очередь K⁺
- Гиперонкия – растет концентрация белка в межклеточной жидкости
Гиперосмия и гиперонкия притягивают воду в ткань и усиливают отек. Ионы H⁺ и K⁺ раздражают болевые окончания.
Методичка по воспалениюВсе стадии воспаления в схемах449 ₽Смотреть →
Экссудация#
Ей предшествует закономерная смена сосудистых реакций: кратковременный спазм артериол, затем артериальная гиперемия, венозная гиперемия и стаз. Медиаторы повышают проницаемость стенки венул, давление в сосудах растет, и в ткань выходит экссудат – жидкость, богатая белком и клетками. Этим он отличается от транссудата, отечной жидкости невоспалительного происхождения.
Вместе с жидкостью в очаг выходят лейкоциты – это эмиграция. Клетки прикрепляются к эндотелию венул, проходят между его клетками и движутся к месту повреждения по градиенту химических сигналов (хемотаксис). Первыми приходят нейтрофилы, за ними моноциты, позже лимфоциты. В очаге фагоциты поглощают и переваривают микроорганизмы и обломки клеток. Механизмы эмиграции и стадии фагоцитоза – в статье.
Пролиферация и разрешение воспаления#
Чтобы ткань начала восстанавливаться, воспаление должно сначала закончиться. Раньше считали, что оно затухает само, когда иссякают медиаторы. Сейчас разрешение воспаления рассматривают как активный, управляемый процесс.
Разрешение воспаления
Ключевая фигура здесь – макрофаг. Нейтрофилы живут в очаге недолго и, выполнив работу, погибают путем апоптозаАпоптоз – запрограммированная гибель клетки, при которой ее содержимое не выходит наружу и не повреждает соседние клетки. Макрофаги поглощают их, и этот процесс получил отдельное название.
Поглотив погибшие нейтрофилы, макрофаг меняет программу: вместо провоспалительных цитокинов он начинает выделять противовоспалительные (ИЛ-10, ТФР-β) и факторы роста. Приток новых нейтрофилов прекращается, проницаемость сосудов возвращается к норме, экссудат уходит по лимфатическим сосудам.
Фаза пролиферации
Пролиферация – размножение клеток в очаге, которое замещает дефект ткани. Ее запускают факторы роста макрофагов и тромбоцитов. Главные участники:
- Фибробласты – делятся и синтезируют коллаген и основное вещество соединительной ткани
- Эндотелиальные клетки – образуют новые капилляры (ангиогенез)
- Клетки паренхимы и эпителия – восстанавливают специализированную ткань, если способны делиться
Фибробласты и новые капилляры вместе образуют грануляционную ткань – молодую, сочную, богатую сосудами. Она заполняет дефект, а затем созревает: сосудов становится меньше, коллагена больше, и формируется рубец.
Клиническая значимостьКогда пролиферации слишком много или слишком малоРазвернутьСвернуть
Если пролиферация избыточна, соединительной ткани образуется больше, чем нужно. Так возникают келоидные рубцы на коже, спайки между листками брюшины после перитонита, рубцовые сужения полых органов. При длительном воспалении разрастание соединительной ткани замещает паренхиму – развивается фиброзФиброз – разрастание соединительной ткани в органе с замещением его функционирующих клеток, как в печени при циррозе.
Если пролиферация недостаточна, дефект долго не закрывается. Так бывает при плохом кровоснабжении ткани, сахарном диабете, дефиците белка и витамина C, без которого не созревает коллаген.
Исходы#
Исход воспаления зависит от трех условий: объема повреждения, способности ткани к регенерации и того, удалось ли устранить флогоген.
- Полное восстановление – структура и функция ткани возвращаются к исходным. Возможно при небольшом повреждении ткани, клетки которой способны делиться
- Неполное восстановление – дефект замещается соединительной тканью, образуется рубец. Типично для большого объема некроза и для тканей, которые почти не регенерируют (миокард, нервная ткань)
- Переход в хроническое воспаление – если флогоген не удален или защитные механизмы несостоятельны
- Гибель органа или организма – при воспалении жизненно важных органов или распространении процесса
К неблагоприятному течению относят и осложнения: образование абсцесса или флегмоны, свищей, выход возбудителя в кровь с развитием сепсиса.
Схема стадий воспаления для зачета#
В учебниках стадии называют по-разному: стадии, фазы, этапы или компоненты воспаления. Суть одна – триада альтерация, экссудация, пролиферация. Сведем ее в таблицу, по которой удобно отвечать.
| Стадия | Что происходит | Главные участники | Что видно снаружи |
|---|---|---|---|
| Альтерация | Первичное и вторичное повреждение, сдвиги обмена и физико-химических свойств, выброс медиаторов | Флогоген, тучные клетки, тканевые макрофаги | Боль, нарушение функции |
| Экссудация | Сосудистые реакции, выход жидкости и белка, эмиграция лейкоцитов, фагоцитоз | Эндотелий, нейтрофилы, моноциты | Покраснение, жар, припухлость, боль |
| Пролиферация | Разрешение воспаления, размножение клеток, грануляционная ткань, рубец или регенерация | Макрофаги, фибробласты, эндотелий | Признаки стихают, дефект закрывается |
Методичка по воспалению449 ₽Смотреть →
Три положения, которые стоит проговорить в ответе:
- Стадии не сменяют друг друга, а накладываются: альтерация продолжается на фоне экссудации, пролиферация начинается до ее окончания
- Каждая стадия готовит следующую: альтерация дает медиаторы, медиаторы запускают экссудацию, макрофаги из экссудата запускают пролиферацию
- Преобладание одной из стадий определяет вид воспаления: альтеративное, экссудативное или продуктивное
Что дальше?
Воспаление связано почти со всеми темами патофизиологии: с лихорадкой и ответом острой фазы, расстройствами микроциркуляции, иммунопатологией и аллергией. На гистологии вам пригодится знание клеток крови, на патанатомии – морфология видов воспаления. Если хотите пройти тему по порядку, со схемами к каждому звену, загляните в методичку «Воспаление»: в ней шесть разделов – от определения и пусковых механизмов до разрешения и репарации.
