Етіологія і патогенез запалення

Організм відповідає запаленням на вплив численних агентів зовнішнього і внутрішнього середовища. З-поміж зовнішніх (екзогенних) причин перше місце належить біологічним факторам - вірусам, бактеріям, рикетсіям, грибам, найпростішим, гельмінтам. Серед фізичних факторів найбільше значення мають травми, променева енергія, висока і низька температура, серед хімічних - луги і кислоти. Внутрішні (ендогенні) фактори - це структури власних тканин і клітин, а також продукти метаболізму, які змінили свої властивості в результаті некрозу, пухлинного розпаду, крововиливу, тромбозу, відкладання солей. Сюди ж належать імунні комплекси.

З часів Гіпократа запалення ототожювали з хворобою. Кардинальна зміна поглядів на його суть сталася в кінці минулого століття, передусім завдяки дослідженням І.І.Мечнікова. Впровадивши метод порівняльної патології, І.І.Мечніков дослідив еволюцію запальної реакції від найпростіших організмів до хребетних тварин. Він виявив, що запалення ускладнюється з розвитком тваринного світу. У найпростіших багатоклітинних організмів (міксоміцетів, губок) функція внутрішньоклітинного травлення і функція захисту (фагоцитозу) здійснюються тими ж самими мезодерсальними клітинами і нічим не відрізняються між собою. У медуз ці функції розходяться. Клітини мезодерми продовжують виконувати фагоцитарну роль, а ентодерма починає функціювати як орган травлення. У крові дафній уже з’являються лейкоцити. Запалення у амфібій характеризується вираженими судинними явищами - змінами просвіту судин, прискоренням і сповільненням кровотоку, крайовим стоянням і еміграцією лейкоцитів. Цими роботами були закладені основи нової науки - порівняльної патології.

І.І.Мечнікову належить загальнобіологічне тлумачення фагоцитозу як основи запального процесу. Зрозумівши роль внутрішньоклітинного травлення у захисті організму від мікробів, І.І.Мечніков сформулював фагоцитарну теорію запалення, основні положення якої зберегли своє значення дотепер.

Після досліджень І.І.Мечнікова погляди на запалення докорінно змінилися. Цей патологічний процес перестали вважати лише синонімом хвороби. Його почали розглядати як діалектичне поєднання двох протилежних за змістом начал - пошкодження і комплексу компенсаторно-пристосовних реакцій.

Запалення розвивається на території гістіону. Цим терміном позначають морфофункціональну одиницю сполучної тканини, яка включає клітинні елементи, волокна, основну речовину, нерви і їх закінчення, гемомікроциркуляторне русло і лімфатичні шляхи. Традиційно перебіг запалення поділяють на три стадії, які не мають чіткого розмежування - стадію альтерації, стадію порушення кровообігу з ексудацією та еміграцією і стадію проліферації.

Альтерація. Перша стадія запалення альтерація з якої починаються всі форми запалення, характеризується пошкодженням, тобто порушенням структури і функції клітин, волокнистих структур, мікроциркуляторного русла, основної речовини, нервових рецепторів та волокон. Структурні зміни в тканині викликають порушення метаболізму білків, жирів, вуглеводів, фізико-хімічні зміни, найважчим наслідком яких є некробіоз і некроз. З огляду на інтенсивність руйнівних явищ пошкодження клітин може бути зворотнім (сублетальним), що передбачає можливість пристосуватися і відновити структуру і функцію, і незворотнім (летальним).

Розрізняють первинну та вторинну альтерацію. Первинна альтерація є результатом безпосереднього впливу патологічного агента на тканину. Різні клітини реагують на дію патогенного агента по різному: одні з них гинуть, інші залишаються живими, а деякі активуються. Власне активованим клітинам відводиться важлива роль у формуванні наступних стадій запальної реакції. Вторинна альтерація є наслідком первинної і виникає навіть за відсутності агента пошкодження. Її розвитку сприяють порушення метаболізму, мікроциркуляції, вихід лізосомальних ферментів з первинно пошкоджених клітин. Ознаками пошкодженої тканини за показниками метаболізму є зниження парціального тиску кисню, обмеження або припинення його споживання, зменшення концентрації АТФ, нагромадження AДФ, АМФ та неорганічного фосфору, інтенсифікація гліколізу, накопичення молочної кислоти, зниження рН. Зменшення концентрації АТФ сприяє порушенню діяльності іонних помп клітинних мембран збудливих тканин та викликає розвиток іонного дисбалансу, що характеризується порушенням співвідношення Na, K, Ca і Mg в цитоплазмі та порушенням діяльності біохімічних систем клітин. Порушення балансу іонів, що провокує зміну осмотичного тиску, зменшення синтезу білків, зростання в’язкості цитоплазми, нагромадження іонів водню – усі ці зміни вважаються зворотніми. Проте прогресуваня енергодефіциту в даних умовах сприяє пошкодженню мембранних структур, підвищенню їх проникності, розвитку набряку та незворотніх змін у клітинах. Істотну роль в цьому процесі відіграють вільні радикали і перекиси, які в значній кількості утворюються через гіпоксію та порушення біохімічних процесів. Накопичення великої кількості вільно-радикальних сполук перевищує можливість клітин нейтралізувати їх за участі антиоксидантної системи, що сприяє пошкодженню мембран. Особливо небезпечним є пошкодження мембран лізосом, так як лабілізовані ферменти цих органел можуть впливати на всі види макромолекул цитоплазми (протеїни, ліпіди, нуклеїнові кислоти) та посилювати деструкцію. Первинний лізис клітини може бути результатом безпосереднього руйнування лізосомальних мембран патологічним агентом. При цьому ферменти лізосом із зруйнованих клітин можуть також потрапляти у позаклітинний простір, сприяючи вторинну альтерацію. Вторинному лізису клітин може сприяти пошкодження лізосомальних мембран вільними радикалами та активація системи комплемента (протеїни крові, що активуються потраплянням мікроорганізмів).

Запальний процес завжди починається з підвищення обміну речовин. Різко збільшується поглинання кисню. Стимуляція обміну особливо помітна на периферії. В центрі, де альтеративні зміни дуже глибокі і захоплюють мітохондрії, інтенсивність окислювальних процесів може бути знижена. Рівень обміну зростає переважно за рахунок вуглеводів. Вони інтенсивно розщеплюються не тільки за допомогою кисню, але й шляхом анаеробного (безкисневого) гліколізу. В нормі глюкоза розпадається до води і вуглекислоти. В зоні запалення цей розпад не йде до кінця. Нагромаджуються продукти проміжного обміну, наприклад молочна і піровиноградна кислоти, трикарбонові кислоти - a -кетоглютарова, яблучна, янтарна та інші. Знижується дихальний коефіцієнт - співвідношення між об’ємом виділеної в процесі метаболізму вуглекислоти і об’ємом поглинутого кисню.

Порушується також обмін жирів і білків. У запальному вогнищі скупчуються кислі продукти їх неповного розщеплення - жирні кислоти, кетонові тіла, амінокислоти. Зростання рівня метаболізму у вогнищі запалення при одночасному недоокисленні проміжних речовин називають пожежею обміну.

Скупчення кислих продуктів веде до розвитку місцевого ацидозу, спочатку - компенсованого, а пізніше - декомпенсованого. Чим гостріше запалення, тим більше виражений ацидоз. Концентрація водневих іонів у центрі запалення може зрости у 50 разів. Розвитку ацидозу сприяє утруднення відтоку крові від запальної тканини.

У вогнищі запалення зростає осмотичний тиск. Це є наслідком гіперіонії - високої концентрації електролітів в ексудаті. Вміст іонів калію, наприклад, може досягти 10-кратного збільшення, це стається внаслідок звільнення їх їз зруйнованих клітин.

Підвищення онкотичного тиску пов’язане з розпадом великих білкових молекул на менші фрагменти. Дрібнодисперсні колоїдні часточки інтенсивніше притягують і утримують воду.

Навіть якщо безпосередня дія запального агента була короткочасною, альтерація не припиняється після його усунення. Її підтримуватимуть біологічно активні речовини (медіатори запалення), що скупчуються в пошкодженій зоні і визначають подальшу кінетику запального процесу (вторинна альтерація).

Медіатори запалення бувають двоякого походження - клітинного і плазменого. До медіаторів першої групи належить гістамін, що міститься у тканинних базофілах (лаброцитах) в комплексі з гепарином.Він місцево розширює судини і збільшує проникливість їх стінки. У тромбоцитах синтезується серотонін з подібним механізмом дії. Гепарин запобігає відкладанню фібрину на внутрішній поверхні капілярів. Найбільшу роль у механізмах вторинної альтерації відіграють лізосомні ферменти гранулоцитів, моноцитів, тканинних макрофагів і базофілів - протеази, естерази, колагеназа, еластаза та інші.

Велика група активних речовин походить з арахідонової кислоти, яка є у складі клітинних оболонок. У лейкоцитах і тромбоцитах під впливом ферменту циклооксигенази з неї утворюються простагландини, вони підвищують проникливість судинних стінок і викликають набряк. Тромбоксан А₂ (тромбоцитарного походження) сприяє агрегації тромбоцитів і зсіданню крові. Простациклін, що утворюється в ендотеліоцитах, діє протилежним чином. Інший фермент лейкоцитів, ліпооксигеназа, каталізує утворення лейкотрієнів, які мають хемотаксичну дію, збільшують проникливість судин, скорочують гладенькі м’язи.

Плазмені медіатори запалення представлені, головним чином, кінінами і комплементом. Активні кініни (брадикінін, калідин) являють собою поліпептиди, що утворюються з a ₂-глобуліну під впливом ферменету калікреїну. Вони розширюють дрібні судини, підвищують їх проникливість, викликають біль. Активовані форми білків комплементу здатні руйнувати клітинні мембрани, стимулювати хемотаксис і фагоцитоз.