Воспалительные реакции. 
Физиология человека и животных

Воспаление в значительной мере можно рассматривать как проявление борьбы иммунной системы с антигенами на тканевом и организменном уровне. Оно сопровождается местным покраснением, разогревом, болью, отеком.

В наиболее простом случае воспалительные реакции запускаются травмой (например, порезом пальца). При этом повреждаются кожа и сосуды, а во внутреннюю среду организма вносятся антигены («грязь») и живые возбудители инфекции (рис. 5.14). Защитным системам нашего тела очень важно максимально быстро отреагировать па подобные «внешние раздражители».

Рис. 5.14. Схема развития воспалительной реакции в ответ на повреждение поверхности кожи:

слева — две тучные клетки (ТК), справа — тканевый макрофаг (Мф) и три фагоцита крови (Фц), вышедших из капилляра; стрелками отмечено выделение тучными клетками и макрофагом медиаторов воспаления и хемотаксических факторов; Аг — чужеродные антигены;

ЭпК — эпидермис кожи; Кап — кровеносный капилляр Со стороны организма воспалительные реакции обеспечиваются целым рядом молекулярных и клеточных механизмов. Первые заключаются в срабатывании компонентов гуморального иммунитета (С-реактивиого белка, комплемента, антител классов IgG и IgM)_y вторые — в активации, прежде всего, тучных клеток и макрофагов.

С-реактивный белок синтезируется печенью и способен связываться с полисахаридами клеточной стенки стрептококков. Результатом является опсонизация бактерий, что усиливает реакцию на них фагоцитов и особенно комплемента.

Белки системы комплемента (их около 20) также образуются в основном печенью. Они реагируют как на бактериальные полисахариды, так и на факторы опсонизации (С-реактивный белок, антитела). В результате запускается каскад превращений белков комплемента, итогом чего является формирование крупных пор в оболочке клетки-мишени (рис. 5.15).

Рис. 5.15. Основные свойства и функции белков системы комплемента (БСК):

слева вверху изображен один из БСК, который присоединился к антителам, «пометившим» клетку-мишень; справа внизу показана (в разрезе) сформированная БСК пора, через которую в клетку входят нарушающие ее жизнедеятельность вещества; другие пояснения см. в тексте Диффузия веществ и ионов через такие поры быстро нарушает химический состав цитоплазмы, и атакованная клетка гибнет. Кроме того, белки системы комплемента сами являются факторами опсонизации (на них активно реагируют макрофаги).

Тучные клетки уже были отчасти охарактеризованы выше. Их наиболее специфические признаки — связывание с IgE и присутствие в цитоплазме гранул (везикул) с медиаторами воспаления (рис. 5.16). В число последних входит ооширныи круг веществ: гистамин, производные арахидоновой кислоты, ряд интерлейкинов, факторов роста и др.

Рис. 5.16. Основные свойства и функции тучных клеток:

выделение тучными клетками медиаторов воспаления приводит к разогреву и покраснению места повреждения, развитию отека, боли; другие пояснения см. в тексте

Функция гистамина в очаге воспаления состоит в расширении мелких сосудов (прежде всего, венул). При этом действие на гладкие мышечные клетки реализуется через Hi-рецепторы. В результате повышается проницаемость сосудистой стенки, что позволяет лейкоцитам «протискиваться» между клетками эндотелия и накапливаться в поврежденной области. Одновременно усиливается кровоснабжение очага, что вызывает покраснение и разогрев. Еще одним результатом роста проницаемости сосудов становится выход в межклеточную среду большого количества плазмы крови (развивается отек).

Арахидоновая кислота является составной частью липидов, образующих мембраны наших клеток. Помимо этого она служит предшественником медиаторов воспаления лейкотриенов и простагландинов, которые образуются, соответственно, под действием ферментов липоксигеназы и циклооксигеназы. Как лейкотриепы, так и простагландины способны вызывать расширение сосудов. Кроме того, первые из них функционируют как хемотаксические факторы (вещества, привлекающие лейкоциты); вторые способствуют возникновению болевых ощущений.

Большинство ненаркотических анальгетиков являются блокаторами циклооксигеназы (аспирин, диклофенак, анальгин, ибупрофен и др.). Для ослабления боли и воспалительных процессов используются также антагонисты III-рецепторов и вещества, подавляющие секреторную активность тучных клеток.

Макрофаги представляют собой обширную и разнообразную группу фагоцитов, постоянно обитающих в определенном органе (в печени, почках, селезенке, лимфатических узлах, альвеолах), причем, как правило, вне сосудов. К макрофагам относятся также клетки микроглии мозга. Обладая врожденной чувствительностью к ряду чужеродных молекул и реагируя на факторы опсонизации, макрофаги «заглатывают» антигены, вирусные частицы, целые клетки, разрушая их затем в пищеварительных вакуолях (рис. 5.17). Если фагоцитоз невозможен, то происходит атака источника антигена, сходная с описанной для клеток-киллеров.

Рис. 5.17. Основные свойства и функции макрофагов:

пояснения см. в тексте Макрофаги при активации выделяют ряд цитокинов, воздействующих на другие компоненты иммунной системы. Выше уже упоминалась роль интерлейкина-12 в выборе хелперами пути Тх-. Следует отметить также выброс макрофагами интерлейкинов-1, -6 и -8. Первый из них активирует большинство элементов иммунной системы (Ги 5-клетки, фагоциты, натуральные киллеры), второй усиливает выброс печенью так называемых белков острой фазы воспаления (в том числе — С-реактивного и входящих в систему комплемента), третий функционирует как мощный хемотаксический фактор.

Важно осознавать огромное значение макрофагов не только в реакции воспаления, но и во всей системе иммунитета. В некотором роде с них все начинается, и ими все заканчивается. Действительно, макрофаги являются ключевым элементом системы врожденного реагирования на антигены. Они же способствуют включению механизмов приобретенного иммунитета (выделяя интерлейкины и работая как АПК). И они же «ставят точку» в борьбе с инфекцией, реагируя на антитела как факторы опсонизации.

В ходе развития воспаления макрофаги получают мощную и оперативную поддержку от фагоцитов крови, которые привлекаются в поврежденную область хемотаксическими факторами (см. рис. 5.14).

Предпосылкой для этого служит вызываемое гистамином и рядом других веществ расширение сосудов (увеличение проницаемости сосудистой стенки). К основным хемотаксическим факторам относятся упомянутые выше лейкотриены и интерлейкин-8, а также некоторые фрагменты белков системы комплемента и продукты распада фибрина. Ряд медиаторов воспаления, влияющих на тонус сосудов и функционирующих как хемотаксические факторы, выделяют тромбоциты.

Сходные с хемотаксическими функции (не связанные с процессом воспаления) выполняют и другие сигнальные молекулы, например привлекающие дендритные клетки в кожу или Г-лимфоциты в тимус.

Очень важно также то, что клетки соединительной ткани, оказавшиеся в очаге воспаления, а также макрофаги и эндотелий сосудов секретируют особые колониестимулирующие факторы — цитокины, усиливающие образование фагоцитов в красном костном мозге. В результате всякое серьезное воспаление, травма, отравление сопровождаются ростом числа лейкоцитов в крови (в несколько раз по сравнению с уровнем нормы, составляющим 5—10 тыс/мкл). Подобным, но более универсальным действием обладает интерлейкин-3. Он вырабатывается как лимфоцитами, так и фагоцитами, активируя деление стволовых клеток красного костного мозга.

Часть медиаторов воспаления действует на терморегуляторные центры гипоталамуса, вызывая лихорадку. Вещества этой группы относят к категории эндогенных пирогенов. В нее входят интерлейкин-1, -6, интерферон-а и ряд других соединений (например, фактор некроза опухолей — ФНОа, вырабатываемый большинством иммунных клеток и, прежде всего, макрофагами). Говорят также об экзогенных пирогенах — в основном компонентах бактериальных клеточных стенок. Основная часть из них вызывает лихорадку, активируя иммунную систему, но некоторые способны напрямую воздействовать на терморегуляторные зоны промежуточного мозга.

Эффекты пирогенов в гипоталамусе реализуются через запуск в нем синтеза простагландинов. В связи с этим препараты, блокирующие циклооксигеназу, используют не только как анальгетики, но и как жаропонижающие (антипиретики).

Лихорадка, по сути дела, является системной защитной реакцией организма теплокровных на инфекцию. Подъем температуры тела всего на 1—2°С заметно активирует общий обмен веществ, фагоцитоз, выработку антител и интерферонов. Однако избыточно высокая температура нежелательна и даже опасна; в этом случае рекомендуется использовать жаропонижающие препараты.