Клітинні реакції при запаленні, викликаному опіком шкіри

Розлади мікроциркуляції і підвищення судинної проникності обумовлюють не тільки ексудацію, а й лежать в основі лейкоцитарної інфільтрації вогнища запалення, яка часом сягає 50% добової продукції фагоцитів.

Процес інфільтрації вогнища лейкоцитами проходить в три етапи:

маргінація (прийняття околостеночного положення) лейкоцитів;

рух лейкоцитів через стінку судин;

рух лейкоцитів до вогнища (рис. 2.4).

Ці процеси індукуються медіаторами запалення, різко збільшують експресію на фагоцитах ряду антигенів (Мас-1 і Р150, 95), що істотно підвищують адгезію клітин до ендотелію, один до одного і їх спонтанну міграцію в запальний осередок.

Перші два етапи проходять на тлі уповільнення кровотоку і переходу артеріальної гіперемії у венозну, третій - у фазу стазу.

Механізм маргінація лейкоцитів у венулах пояснюється їх приклеюванням до ендотелію при пошкодженні фібринового шару, що супроводжується наростанням клейкості, зміною електростатичного заряду і зменшенням електростатичного відштовхування. Не виключено, що лейкоцити пасивно фіксуються в

межендотеліальних щілинах - пастках, а можливо, переміщаються в струмі рідини в ході ексудації або навіть фіксуються за допомогою взаємодії суперсемейства RGD-рецепторів з відповідними глікопротеїдними лігандами ендотеліоцітарной поверхні.

З головних медіаторів запалення, підсилюють маргінація (і подальшу еміграцію) лейкоцитів слід назвати великий фрагмент фактора У альтернативного шляху активації комплементу (Вв) і фібронектину. Перший з них секретується макрофагами, є на їх поверхні і, володіючи активністю серінестерази, опосередковує прикріплення лейкоцитів до ендотелію. Другий - теж виробляється макрофагами, секретуючими його в плазму. При пошкодженні тканини фібронектину зв'язується з колагеном і фібрином і викликає фіксацію макрофагів, які мають на мембрані фіб-ронектіновий рецептор.

Лейкоцити мігрують через межендотеліальние щілини, лімфоцити - способом емперіолеза, тобто безпосередньо через ендо-теліальние клітини, не пошкоджуючи їх.

Вихід лейкоцитів із судин є енергоємним процесом і контролюється хемотаксичними факторами. Подолання базаль-ної мембрани опосередковується дією лізосомальних ферментів (колагенази, еластази).

Рух лейкоцитів до огагу запалення (хемотаксис) забезпечується градієнтом концентрацій хемоаттрактантов. Властивостями хемоаттрактантов володіють: мікроорганізми та їх продукти; компоненти сторожовий системи плазми; продукти ушкодження і метаболізму клітин, наприклад, огрядних, продукти дегенерації колагену; фібронектину; опіоїдні пептиди.

Дія хемоаттрактантов може бути загальним або виборчим щодо тих чи інших клітин. Гранулоцити виділяють хемоаттрактанти для мононуклеарів. Міграція лімфоцитів контролюється монокіні, зокрема, макрофагальної інтерлейкі-ном-1. Лімфоцити здатні забезпечити клітинно-специфічну хемоаттрактівную стимуляцію різними лімфокінами.

Механізм хемотаксису зумовлений наявністю поверхневих рецепторів до хемоаттрактанта. Градієнт хемоаттрактанта виявляється просторовим механізмом, порівнює в один і той же час концентрацію хемоаттрактанта у двох або більше ділянках клітинної поверхні. Рецептори концентруються на одному з полюсів клітини у вигляді кластера скупчення, і полюс, звернений убік наростання концентрації, стає ведучим.

Напрямок руху лейкоцита забезпечується мікрофіламен-тами і мікротрубочками цитоскелета. Сполучення функцій цито-скелета і рецепції досягається за участю Са + + і кальцій зв'язує білка гельзоліна. Чим вище концентрація кальцію, тим активніше гельзолін асоціює в кортикальному шарі цитоплазми лейкоцита з актином, сприяючи утворенню актином і актин-зв'язуючими білками гелеподобной структури. При зниженні концентрації кальцію в даному відсіку кортикальної зони цитоплазми гельзолін виходить з комплексу з актином, і скорочення закінчується. У зоні максимальної концентрації внутрішньоклітинного Са + + на провідному полюсі при цьому виявляється сусідню ділянку ендоплазме, де, в свою чергу, відбувається утворення актин-гельзо-Линово комплексу. Фагоцит як би обертається навколо зони ба-тінізаціі ектоплазму.

Так як рецептори до різних хемоаттрактанта неоднаково представлені на поверхні різних лейкоцитів, протягом лейкоцитарної інфільтрації характеризується стадийностью.

Акумуляція нейтрофілів у вогнищі запалення досягає піку через 2-4 години від початку запалення.

Слід зазначити, що місцевим змін передують і супроводжують реакції всіх підвідділів системи крові. Зокрема, мають місце двофазна активація костномозгового Гранули-моно-цітопоеза і зміни характеру лейкоцитозу. Ці зміни за механізмами виникнення і проявам (спочатку - ранній перерозподільний лейкоцитоз, потім - активація кістково-мозкового мієлопоез) близькі до таких при стресорних впливах, але виражені більшою мірою. У цих процесах певну роль відіграють глюкокортикоїди. Крім того, активовані продуктами розпаду клітин нейтрофіли вогнища запалення здатні виробляти колонієстимулюючий фактор і гранулоцитарний антікейлон, що діють на клітини мітотичного пулу кісткового мозку.

Накопичення лейкоцитів у вогнищі запалення вимагає гальмування їх міграції. Багато медіатори запалення володіють такими властивостями. Так, фактор, що активує макрофаги (лімфокін), є одночасно фактором, інгібуючим їх міграцію. Схожою активність має Вв фрагмент комплементу, стимулятор крайового стояння лейкоцитів та інші.

У крові лейкоцити знаходяться в неактивованої стані, їх активація відбувається у вогнищі запалення (рис. 2.5-2.8).

Надійшли у вогнище запалення лейкоцити беруть участь у фагоцитоз - упізнання та транспорті в клітку позаклітинного матеріалу. В ході фагоцитозу реалізується не тільки бактерицидний ефект, але і екзоцитоз і процеси, що забезпечують як кооперацію клітин в імунній відповіді, так і взаємодію медіаторів імунітету з нейроендокринної системою.

У самому процесі фагоцитозу можна простежити чотири стадії:

наближення до фагоцітіруемому об'єкту;

контакт, розпізнавання і прилипання до об'єкта;

поглинання об'єкта;

перетравлення.

Головним механізмом наближення є хемотаксис.

У другій стадії діє кілька механізмів. Перший з них - опсонізація - покриття об'єкта фагоцитозу сироватковими факторами (антитілами нормальних і імунних сироваток). Імуноглобуліни М, G і Е мітять об'єкти фагоцитозу. Роль мітки вони виконують або самі, або за участю компонентів комплементу. Прилипання здійснюється за допомогою зв'язку опсонінов зі специфічними поверхневими рецепторами фагоцитів: для Fc-фрагменту імуноглобулінів, для компонентів комплементу (СЗ). Причому має місце комодуляція рецепторів: в умовах блокади Fc-рецепторів (надмірна кількість імунних комплексів або агрегованого IgG) макрофаг починає виробляти фактор, индуцирующий продукцію Т-клітинами лімфокіни, який активує фагоцитоз, опосередкований СЗ-рецепторами.

Другий механізм - ініціація сигналу для поглинання частинки. Сигналом для поглинання об'єкта і наступних метаболічних змін може бути звільнення під впливом макрофагаль-ної лейкопептідази зі складу молекули IgG тетрапептідов тафціна і Рігіна. Тафцін та Регіна, діючи як медіатори запалення, різко підсилюють фагоцитоз, антитілогенез, антителозависимую клеточ-но-опосередковану цитотоксичність, міграцію лейкоцитів і стимулює секрецію інтерлейкіну-2, виконуючи регуляторну функцію в імунній системі.

Механізм поглинання, що становить третю стадію фагоцитозу, оптимально відбувається тільки в умовах повного і рівномірного покриття об'єкта фагоцитозу опсонінами і включає:

послідовну асоціацію опсоніческіх детермінант часток з панеллю рецепторів фагоцита, інвагінацію зовнішньої мембрани фагоцита за типом застібання блискавки;

освіта псевдоподий, що охоплюють об'єкт і зливаються один з одним.

Перший механізм, притаманний фагоцитозу клітин і великих часток, другий характерний для поглинання мікроорганізмів. Результат в обох випадках один - освіта фагосоми з часткою всередині. У поглинанні бере участь цитоскелет фагоцитів, зокрема, білки клатріном і актин. Протягом 1-2 хвилин в клітині формується кілька фагосом. За участю цитоскелета відбувається злиття ли-зосом з фагосоми з утворенням фаголізосоми. У фаголізосоми рН змінюється від нейтральної у перші хвилини (оптимум ферментів специфічних гранул) до 4,7, що є умовою для конверсії супероксидного аніону в перекис водню без участі супероксид-дімутази, яка в фаголізосому, мабуть, не секретується, а також для активації кислих лізосомальних гідролаз.

У стадії перетравлення найбільше значення для бактерицидного ефекту при фагоцитозі мають антимікробні фактори. Їх можна розділити на дві групи. До першої належать компоненти, присутні в зрілому лейкоцит. Це лізоцим, лактоферин, ка-тион білки. Вони лізують (лізоцим), вбивають (катіонні білки) або затримують ріст (лактоферин) мікробів. Фактори другої групи утворюють кисневі радикали (супероксидний аніон та ін), які разом з перекисом водню, мієлопероксидази і галогенами становлять ефекторні ланки кіслородозавісімого апарату цитотоксичності нейтрофіла. У міру реалізації фагоцитарної реакції формуються умови для повного розвитку стадії проліферації. Зокрема, мономерна форма С-реактивного білка, що утворюється в процесі його фагоцитозу і володіє вираженою хемоаттрактівной активністю, заміщається пентамерной, що володіє мітогенний активністю. В результаті цього відбувається перемикання неспецифічного відповіді в специфічний, обумовлений домінуванням у вогнищі лімфоцитів і макрофагів.

Таким чином, нейтрофіли мають здатність вбивати патогенні мікроорганізми, а також перетравлювати зазнали фагоцитозу омертвілі тканини (рис. 2.9-2.11). При цьому необхідно зазначити, що окисні можливості лейкоцитів багато в чому визначають прогноз як місцевого ранового процесу, так і течії ^ опікової хвороби (при великих ураженнях шкіри) в цілому. При опіках відбувається респіраторний вибух нейтрофілів, в результаті чого утворюється велика кількість активованих форм кисню, які в свою чергу викликають ураження внутрішніх органів (див. нижче), але на цьому властивості ПЯЛ не обмежуються.

Нейтрофіли впливають на міжклітинний матрикс шляхом секреції колагенази, еластази, нейтральних протеїназ, катепсинів, кислих гідролаз. Колаген і його пептиди, в свою чергу, є хемотаксичними факторами для макрофагів і фібробластів. Крім того, нейтрофіли мають здатність синтезувати фактори, що підсилюють і інгібуючі міграцію фібробластів.

Таким чином, нейтрофіли, не тільки фагоцитують омертвілі тканини і мікроорганізми, але також підтримують каскад сприймали неністю-репаративного процесу.

Роль макрофагів у вогнищі запалення. Якщо нейтрофіли гинуть при фагоцитозі, то макрофаги зберігаються в процесі фагоцитозу, резорбує продукти розпаду клітин і міжклітинної

речовини, розчищаючи поле для регенерації. Процес цей реалізується за допомогою таких лізосомальних ферментів, як коллагеназа і еласто-за. Через них, мабуть, встановлюється рухлива рівновага між макрофагами і фібробластами - основними продуцентами колагену. Активоване лімфокінами лімфоцитів макрофаг підвищує свій коллагенолітіческій потенціал, що за механізмом зворотного зв'язку включає наростаючу здатність фібробластів синтезувати колаген I, III і V типів, глікозаміноглікани, фіб-ронектін та інші речовини. Якщо цього не відбувається, то порушується репарація дефекту.

Таким чином, макрофаги відіграють важливу роль у сполученні екс-судатівной і проліферативної фаз запалення, регенерації та фіброзу. Вони (спільно з нейтрофілами) обмежують уражену ділянку тканин, формуючи нейтрофільно-макрофагальний бар'єр (див. рис. 2.6). Спочатку в ньому превалюють нейтрофіли, але згодом клітинний склад цього бар'єру змінюється на переважно макрофагальний і далі, на макрофагально-фібробластичною, що передує формуванню грануляційної тканини. Макрофаги стимулюють проліферацію фібробластів з допомогою секреції ряду біологічно активних речовин (цитокінів та ростових факторів). До них відносяться макрофагальний фактор росту (MDGF), тромбоцит-тарний фактор росту (PDGF), трансформуючий ростовий фактор (TGF-p), фактор некрозу пухлин (TNF), інтерлейкін-1 (IL-1). Крім того, хемотаксис фібробластів посилює секретується макрофагами фібронектину. За рахунок виділення TGF-a, TGF-p, pFGF, EGF, IL-8 вони стимулюють ангіогенез. На синтез колагену і секрецію колагенази макрофаги впливають через виділяються ними фактори PDGF, TGF-p, TNF-a, IGF-1, IL-1. Формування позаклітинного мат-Рікса посилюється за рахунок виділення TGF-a, EGF, TNF-a, IL-1, pFGF.

Виділяючи монокіни, макрофаги впливають на диференціювання зі стовбурових клітин, міграцію, проліферацію і функцію моноцитів. У кооперації з Т-і В-лімфоцитами вони беруть участь в імунній відповіді організму, тісно пов'язаному із запаленням. Є дані, що макрофаги секретують більше 60 монокинов, що визначає провідну роль цього виду клітин в цій стадії запалення. Завдяки цьому макрофаг може взаємодіяти практично з усіма клітинними популяціями і міжклітинним матриксом. По суті справи він є диригентом клітинного ансамблю. Не виключено, що активовані макрофаги, також як і нейтрофіли, можуть підсилювати регенерацію і по інших каналах, наприклад, скасовуючи антіпроліфе-ративно дію глюкокортикоїдів через виділення факторів-антагоністів (дефінсінов і протегрінов).

Макрофаги у функціональному відношенні гетерогенні: є фагоцити, детерміновані на синтез і секрецію медіаторів запалення, і фагоцити, кооперуються з лімфоцитами в імунній відповіді, впливаючи на їх таксис і функції, продукуючи монокіни. Відмінною рисою цих макрофагів є експресія на плазматичній мембрані продуктів Ir-генів, які контролюють силу імунної відповіді, так звані Ja-білки. Необхідно відзначити, що секрети-руемих цитокіни не тільки безпосередньо, внутрішньосистемні, беруть участь у регуляції функції кооперованих в процесі запалення клітин, а й опосередковано, за рахунок взаємодії з іншими системами, наприклад нейроендокринної, що зумовлює появу низки загальних реакцій, типових для запалення. Матеріальним субстратом нейроіммунного взаємодії є рецептори до пептидним лигандам, загальні для обох систем. Так, інтерлейкін-1 (ендогенний пирозі) впливає на терморегуляторний центр в гіпоталамусі. Цей цитокін безпосередньо, а також через продукцію простагландинів, здатний викликати лихоманку, стимуляцію метаболізму норадреналіну в ЦНС, викликати нейтрофілія, посилювати синтез білків гострої фази, забезпечувати аналгезуючий ефект, а через активацію гіпоталамо-гіпофізарно-надниркової осі впливати на інші імунологічні параметри.

В кінцевому рахунку настає проліферативна фаза запалення, що забезпечує відтворення архітектури тканини, включаючи всі елементи органотканевого функціонального комплексу.

Фібробласти в огаге запалення. Фібробласти - головні Ефектори репаративної фази, ними генеруються основні елементи строми і микроциркуляторной одиниці. Вони є основними клітинами, що діють у наступній стадії запалення. Паралельно проліферації фібробластів відбувається новоутворення судин. Шляхом брунькування від капілярів відокремлюються тяжі клітин, що утворюються з ендотелію. Пізніше в цих тяжах з'являється просвіт новоутворених капілярів. Останні мають вертикальну спрямованість, навколо них розташовані фібробласти і гістіоцити. Як випливає з досліджень Н. Г. Хрущова (1976) в загоєнні ран бере участь короткоживущая популяція фібробластів, що має спільне походження з іншими кровотворними клітинами. Фібробласти є основними продуцентами компонентів міжклітинного матриксу (колагену I, III, V типів, глікозил-аміноглікоанов, фібронектину та ін.) Разом з тим, у напрацюванні цих компонентів беруть участь і інші види клітин (макрофаги, нейтрофіли). Таким чином, на цьому етапі провідна роль вже належить фібробластам, які стають провідним регуляторних-ми клітинами.

У рані формується грануляційна тканина, яка містить капіляри, дрібні кровоносні судини і різні клітинні елементи. У поверхневих шарах її знаходяться нейтрофіли, макрофаги, а в глибині тканини переважають фібробласти, зустрічаються також гістіоцити і огрядні клітини. Відповідно до класифікації Н. Н. Анічкова і співавт. (1951), в грануляційної тканини можна ви-делітьследующіе шари:

верхній - лейкоцитарно-некротичний, розташований вище капілярних аркад. Тут багато нейтрофільних лейкоцитів і фібрину. Цей шар малопроникними для мікроорганізмів і високомолекулярних речовин;

середній - власне петлі грануляцій, або аркади;

глибокий - складається з вертикально розташованих капілярів, між якими знаходяться клітини і маса аморфної проміжної речовини, поступово витісняються зростаючими знизу колла-генів волокнами.

У більш пізні терміни (з 3-4 тижня) утворюється шар горизонтально розташованих фібробластів. Останні розташовані компактно і, поступово розростаючись, витісняють шар вертикальних петель. Тим фібробластами виникають правильні шари аргирія-фільних і колагенових волокон і поступово формується горизонтально розташований фіброзний шар.

Освіта сполучної тканини є подальше перетворення клітинних елементів грануляційної тканини. Освіта волокнистої субстанції в юній сполучної тканини йде поступово з глибоких шарів рани до поверхні. Одночасно відзначається запустевание і дегенерація кровоносних судин, клітини юної сполучної тканини продовжують ущільнюється, витягатися, мігруючі клітини (вільні макрофаги) втрачають свою рухливість, волокнисті субстанції починають переважати над клітинними скупченнями. Так утворюється рубцева тканина, яка в свою чергу зазнає подальшу трансформацію.