Текст книги "Клинические аспекты спортивной медицины"

Гипертрофия клеток (от греч. hyper – избыточный и trophe – питание) – увеличение их объема и функциональной активности при одновременном нарастании содержания внутриклеточных структур. Развивается вследствие осуществления усиленной внутриклеточной регенерации в условиях преобладания анаболических процессов над катаболическими (например, при адаптации гладких или сердечных миоцитов к усиленной нагрузке или активации секреторных процессов в гормонально зависимых железистых клетках). При гипертрофии в наибольшей степени нарастает объем тех внутриклеточных компонентов, которые обеспечивают адаптацию данного вида клеток к изменившимся условиям (в мышечных клетках – элементов сократительного и энер ге ти ческого аппаратов, в железистых – синтетического). Гипертрофия клеток нередко сопровождается их полиплоидизацией, создающей возможности для активации процесса транскрипции.

Атрофия клеток (от греч. а – отрицание и trophe – питание) – снижение их объема, массы, функциональной активности и содержания внутриклеточных структур из-за ослабления процессов внутри клеточной регенерации и преобладания катаболических процессов над анаболическими. Атрофия клеток может явиться результатом их бездея тельности, гормонального дефицита (в гормонально зависимых тканях), недостаточности питания, возрастных изменений (старения), воздействия неблагоприятных физических, химических и других факторов.

Гипертрофия ткани – увеличение ее объема, массы и функциональной активности. Возможные причины:

– гипертрофия отдельных клеток ткани при их неизменном числе (в тканях с отсутствием клеточной регенерации);

– гиперплазия (от греч. hyper – избыточный и plasis – образование) – увеличение числа клеток ткани путем их избыточного новообразования. Последнее может обеспечиваться путем активации клеточного деления – пролиферации (от греч. proles – потомок, fero – несу) – в тканях с высокой активностью клеточной регенерации и/или в результате ускорения дифференцировки малодифференцированных предшественников;

– сочетание обоих процессов.

Атрофия ткани – снижение ее объема, массы и функциональной активности – может явиться следствием атрофии ее отдельных клеток при их неизменном числе, уменьшения числа ее клеток, сочетания обоих процессов.

Воспаление представляет собой сложную, комплексную местную реакцию организма в ответ на повреждение тканей различными патогенными раздражителями – агрессивными стимулами (A. Policard, 1965). Воспаление – результат взаимодействия организма с многочисленными патогенными факторами внешней и внутренней среды организма.

Патогенные факторы. Внешние факторы (агрессивные стимулы), которые могут вызвать воспаление: микроорганизмы (грибы, бактерии, вирусы), животные организмы (простейшие, гельминты, насекомые), токсические вещества (экто– и эндотоксины), химические вещества (кислоты, щелочи), механические раздражители (инородные тела, давление, трение), термические раздражители (холод, жар), лекарственные вещества, ионизирующая радиация. Внутренние факторы: продукты азотистого обмена (уремический гастрит, перикардит), продукты распада опухолей (воспалительная реакция стромы), эффекторные иммунные клетки, медиаторы и иммунные комплексы, преципитирующие в ткани. Кардинальными признаками воспалени А. С. Celsus (25 лет до н. э. – половина I века н. э.) считал: жар, красноту, припухлость, боль. Пятый признак воспаления – нарушение функции – приписывали C. Galen (130–200 гг. н. э.). Однако L. Rather (1976) опроверг это предположение и указал, что дополнение о пятом признаке принадлежит не С. Galen, a R. Virchow.

Воспаление представляет собой многофазный процесс (альтерация, экссудация, пролиферация), в развитии которого, помимо патогенных факторов, огромное значение имеют медиаторы.

Медиаторы воспаления. Медиаторы (посредники) являются важными элементами воспаления. В настоящее время определены химическая структура известных медиаторов и их фармакологические свойства.

Классификация медиаторов воспаления. По происхождению медиаторы разделяются на две группы: тканевые (клеточные) и плазменные.

Тканевые (клеточные) медиаторы. Источники – тучные клетки (лаброциты), базофильные и нейтрофильные гранулоциты, тромбоциты, клетки APUD-системы, выделяющие медиаторы, относящиеся к группе биогенных аминов. Важнейшие из них – гистамин и серотонин (5-окситриптамин). Гистамин вызывает острую дилатацию сосудов микроциркуляторного русла, отек ткани в связи с повышением сосудистой проницаемости, увеличение секреции слизи, сокращение гладких мышц. Серотонин повышает проницаемость сосудов и вызывает сокращение гладкой мускулатуры.

При повреждении клеток нарушается сохранность их мембраны и органелл. Выделяющиеся при этом кислые липиды являются источником следующих медиаторов:

– медленно реагирующая субстанция анафилаксии. В ее образовании большую роль играют базофильные и нейтрофильные лейкоциты. Вызывает длительные сокращения гладких миоцитов, увеличивает сосудистую проницаемость;

– эозинофильный хемотаксический фактор А. Большая роль в его образовании принадлежит базофилам и тучным клеткам. Обусловливает тканевую эозинофилию;

– фактор, активирующий тромбоциты. Активирует секреторную деятельность этих клеток;

– простагландины. Обладают широким фармакологическим спектром действия и имеют все свойства медиаторов воспаления: повреждают сосуды микроциркуляторного русла, повышают проницаемость капилляров и венул, усиливают хемотаксис, способствуют пролиферации фибробластов. В зависимости от строения молекулы простагландины могут регулировать интенсивность воспалительной реакции, то усиливая, то тормозя ее. Большинство простагландинов действуют не непосредственно, а через систему циклических нуклеотидов.

Большое значение для процессов медиации имеют лизосомы нейтрофильных гранулоцитов, макрофагов и продукты выделения лимфоцитов – лимфокины. Лизосомы нейтрофилоцитов и макрофагов выделяют кислые и нейтральные протеазы, которые расщепляют белки и осуществляют внутриклеточное переваривание фагоцитированного материала. Лимфокины активируют Т-лимфоциты, функционируют как медиаторы и особенно в большом количестве обнаруживаются при отторжении трансплантата.

Плазменные медиаторы возникают при активации трех систем: кининовой, свертывания крови и комплементарной. Все компоненты этих систем находятся в крови в состоянии предшественников и приводятся в действие только определенными активаторами. В плазме также существует система ингибиторов, уравновешивающих взаимодействие этих систем.

Медиаторы кининовой системы:

– брадикинин. Обладает выраженным гипотензивным действием, уже в малых дозах усиливает сосудистую проницаемость, обусловливает ощущения боли при воспалении;

– калликреин. Играет некоторую роль в хемотаксической активности нейтрофильных гранулоцитов.

Медиатор свертывающей системы – фактор Хагемана. Калликреин обладает способностью к реципрокной ферментативной активации фактора Хагемана. Этот фактор не только инициирует процесс свертывания крови во внутренней системе и активирует плазменные медиаторы, но и сам «работает» как медиатор, повышая проницаемость сосудов, усиливая эмиграцию нейтрофильных гранулоцитов и агрегацию тромбоцитов. Таким образом, система свертывания крови становится компонентом воспаления и фактор Хагемана, как и тромбоциты, является связывающим звеном между этими процессами.

Медиаторы системы комплемента. Система комплемента состоит из специальной группы белков сыворотки крови, вызывающих лизис бактерий, и клеток, имеющих значение при активации как медиаторы воспаления. Это в первую очередь касается СЗb и С5b, которые повышают проницаемость сосудов, оказывают выраженное положительное влияние на хемотаксическую активность нейтрофильных гранулоцитов и макрофагов, ускоряют фагоцитоз.

Следует различать медиаторы прямого действия и опосредованного.

Медиаторы прямого действия: гистамин, серотонин, медленно реагирующая субстанция анафилаксии, некоторые простагландины. Возникают при воспалении первыми и очень рано.

Медиаторы опосредованного действия: компоненты системы комплемента и лизосомальные ферменты. Появляются в ходе воспаления позднее.

Плазменные медиаторы обладают более широким спектром действия, чем тканевые, или клеточные. Участвуют в процессах свертывания крови и фибринолиза, в активации кининовой системы.

Процесс выделения медиаторов:

– нецитотоксическое выделение медиаторов, протекающее по типу секреции. При нецитотоксическом выделении медиаторов, сходным с секрецией, наблюдается миграция гранул к плазмолемме, слияние с ней мембран гранул и выход содержимого гранул в околоклеточную среду (экзоцитоз). Этот процесс выражен в нейтрофильных гранулоцитах и менее демонстративен в тучных клетках и базофилах. Медиаторы появляются при взаимодействии клеток, например базофилов и тромбоцитов.

– цитотоксическое – высвобождение медиаторов осуществляется в связи с частичным разрушением клеточных мембран. Активирование связанной с клетками просеринэстеразы, вслед за которым начинается серия молекулярных превращений, приводит к выделению медиаторов. Стимулы, вызывающие повреждение ткани, как исходный момент воспаления, соединяются с рецепторами наружной мембраны клетки. Часть рецепторов специфична для определенного вида стимула.

Регуляция медиации. Большую роль в регуляции медиации играют циклические нуклеотиды. Факторы, которые стимулируют аденилатциклазную систему (например, простагландин E₁), увеличивают уровень внутриклеточного цАМФ, ингибируют выделение медиаторов. Наоборот, уменьшение уровня цАМФ ускоряет выделение медиаторов. Циклический нуклеотид циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ) оказывает антагонистический эффект, и повышение его внутриклеточного уровня, например, под влиянием холинергических агентов, усиливает секрецию медиаторов. Для реализации всех реакций, приводящих к выделению медиаторов, весьма важно наличие двухвалентных катионов (Ca⁺² и Mg⁺²).

Антагонистические отношения двух циклических нуклеотидов наблюдаются не только при воспалении, но и при других ситуациях. Например, цГМФ активирует фосфодиэстеразу, которая расщепляет цАМФ или цГМФ, стимулирует клеточную пролиферацию и индукцию иммунного ответа, цАМФ тормозит их.

После повреждения тканей в начале воспаления медиаторы, прежде всего гистамин, очень рано появляются в лимфе. Его действие преходяще, но с него начинается вся цепь событий, характеризующих воспаление. Гистамин повышает не только проницаемость сосудов, но в активность кининовой системы. Отмечают две фазы проницаемости сосудов микроциркуляторного русла:

– первая возникает непосредственно после повреждения и обусловлена гистамином и, в меньшей степени, серотонином;

– вторая (через несколько часов) возникает в результате действия компонентов кининовой системы. В этой фазе образуются вазоактивные пептиды, называемые лейкокининами, так как их возникновение связано с деятельностью нейтрофильных гранулоцитов, появляющихся во второй фазе повышения проницаемости. Вторая фаза, или максимум повышения проницаемости, многообразна по своим механизмам, и здесь большую роль играют простагландины типа Е, которые накапливаются в лимфе после сильного повреждения тканей.

Медиаторы и ферменты появляются в лимфе очень рано. При воспалении выход ферментов и медиаторов из поврежденных клеток в лимфатическую систему может свидетельствовать о степени повреждения клеток.

Фазы воспаления. Воспаление складывается из взаимосвязанных и последовательно развивающихся фаз: альтерации, экссудации и пролиферации. Во многих руководствах повреждение при воспалении ассоциируется не столько с повреждением как таковым, сколько с повреждением и нарушениями в системе микроциркуляции и самой крови. Описания воспаления начинаются с изложения вопросов об увеличенной сосудистой проницаемости, т. е. экссудации.

Первая фаза – повреждение (альтерация) тканей и клеток. Воспалительный фактор повреждает клетки и ткани, что ведет к нарушению (понижению) их жизнедеятельности. Первоначально под влиянием воспалительного фактора интенсивность обмена веществ в клетках несколько повышается, а затем по мере нарастания повреждения ослабляется, клетки подвергаются дистрофическим изменениям вплоть до развития некроза. Это связано с тем, что в фазе альтерации в воспаленной ткани развиваются катаболические процессы, приводящие к нарушению обмена в основном веществе соединительной ткани. Она проявляется деполимеризацией белково-гликозаминогликановых комплексов, образованием продуктов распада, появлением в гистионе свободных аминокислот, уроновых кислот, аминосахаров, полипептидов, низкомолекулярных полисахаридов. Продукты распада жирового обмена (жирные кислоты) и углеводного обмена (молочная кислота) ведут к тканевому ацидозу. Большую роль в развитии катаболических процессов играют лизосомальные ферменты, в частности, выделяемые специфическими гранулами нейтрофильных гранулоцитов, которые первыми появляются в очаге воспаления и активируют катаболические процессы. По ходу их развития и появления макрофагов высвобождается еще большее количество лизосомальных гидролаз, а также химических медиаторов воспаления. Химические медиаторы определяют дальнейшее течение воспаления, так как они создают предпосылки для развития гиперосмоза и гипоксии. Под влиянием продуктов нарушенного обмена при альтерации наблюдаются расширение сосудов микроциркуляторного русла с увеличением их проницаемости, активация нейтрофильных гранулоцитов и макрофагов, фагоцитоз, процессы переваривания фагоцитированных бактерий и продуктов распада погибших клеток.

Первая фаза воспаления обозначается как биохимическая, так как в тканях при воспалении возникает целый ряд обменных нарушений, появляются биологически активные вещества – медиаторы, обладающие определенным действием на клетки в ткани, а также на сосуды микроциркуляторного русла. Воспалительные факторы не только высвобождают медиаторы, но и действуют на нервные окончания, вызывают их раздражение с высвобождением ацетилхолина, расширяющего артериолы.

Морфологически картина повреждения (альтерации) отличается большим разнообразием и касается как паренхимы органа, так и его стромы. В паренхиме возникают различного характера дистрофические изменения вплоть до некроза. В соединительнотканной строме – мукоидное и фибриноидное набухание также вплоть до некроза. Однако в паренхиме, более чувствительной к разного рода воздействиям, изменения протекают более интенсивно и потому выражены отчетливее.

Альтерация ткани составляет совершенно необходимую составную часть воспаления. Однако продолжительность этой фазы небольшая, и реакция со стороны микроциркуляторного русла возникает быстро. Провести грань между альтеративной и экссудативной фазами воспаления довольно затруднительно.

Вторая фаза – реакция микроциркуляторного русла, нарушение реологи ческих свойств крови, экссудация. Возникает в разные сроки после повреждения клеток и тканей в ответ на выделение медиаторов (пусковые механизмы). Реакция микроциркуляторного русла выражается нарушением кровотока, повышением проницаемости сосудов, появлением плазматической экссудации, эмиграции клеток, фагоцитоза. После повреждения ткани происходит расширение артериолярного колена микроциркуляторного русла, возникающего по типу аксонрефлекса, наступает полнокровие как артериального, так и всего венулярного отделов микроциркуляторного русла, замедление тока крови. В самой начальной стадии повреждения возможны спонтанная игра вазомоторов и кратковременный спазм артериол, уменьшающий приток крови к капиллярам. Однако вскоре, по мере прогрессирования воспаления, вазомоторная спастическая реакция затухает и развивается воспалительная гиперемия. Она ограничивается очагом повреждения и сопровождается замедлением кровотока: возникает престаз, переходящий в стаз, особенно выраженные в посткапиллярном и венулярном отделах микроциркуляторного русла. В зависимости от глубины повреждения стенок посткапилляров и венул, стаз может сохраняться в течение нескольких часов и даже дней, а далее заканчивается агрегацией форменных элементов крови и тромбозом посткапилляров и венул или кровоизлиянием в случае отсутствия тромбоза.

Повышенная сосудистая проницаемость в виде экссудации плазмы, эмиграции клеток (образование экссудата) начинается сразу после повреждения и гиперемии. Химические медиаторы воспаления оказывают свое повреждающее действие на эндотелий капилляров и венул. В эндотелии сначала отмечаются признаки повышенной деятельности в виде пиноцитоза, затем наступает деформация и деструкция клеток при сохранении базальной мембраны. Увеличенная проницаемость эндотелия венулы возникает при выбухании тела клетки в просвет венулы, изменении формы ядра от овальной до круглой, появлении множественных перегибов в ядерной мембране, пучков филаментов в цитоплазме около мембраны, межклеточных отверстий с одной или с обеих сторон эндотелиальной клетки. В цитоплазме наблюдается накопление сократительного белка, и клетка приобретает повышенную способность к сокращению.

Кроме того, отмечается усиленная везикуляция эндотелия (пиноцитоз), благодаря чему происходит усиленный транспорт жидкости через клетку. Базальная мембрана сохраняется.

В зависимости от степени повреждения стенок посткапилляров, венул и интенсивности действия медиаторов, характер просачиваемой плазмы, или экссудация, оказывается неоднородным. В случаях легкого повреждения просачиваются сравнительно низкомолекулярные альбумины, а при более тяжелом – крупные молекулы глобулинов и наиболее крупные молекулы фибриногена, превращающиеся за пределами сосуда в фибрин. Таким образом, в результате просачивания различных элементов плазмы образуются разные экссудаты.

В зависимости от качественного, а также количественного содержания в плазменном экссудате белков, типа мигрирующих клеток, различают несколько видов экссудатов как следствия воспалительной реакции:

– серозный экссудат, состоит из бедной белками жидкости (не более 3 %) и небольшого числа клеток;

– гнойный, в нем преобладают нейтрофильные гранулоциты;

– геморрагический, с большой примесью эритроцитов;

– фибринозный.

На слизистых оболочках, в зависимости от глубины выпадения фибрина, а также характера эпителия, последний (фибринозный экссудат) специфичен для крупозного (призматический эпителий) и дифтеритического (плоский эпителий) фибринозного воспаления. На слизистых оболочках воспаление всегда сопровождается усиленным выделением слизи и называется катаральным. В органах гнойное воспаление проявляется в двух формах: в виде абсцесса или флегмоны.

Третья фаза – пролиферация клеток с восстановлением ткани или образованием рубца. После ослабления и некоторой инактивации раздражителя (стимула, агрессора) в воспалительном очаге происходит регенерация мезенхимальных клеток за счет митоза.

Кровенаполнение воспаленной ткани и интенсивность миграции всех видов лейкоцитов, в особенности нейтрофилов, снижается, а число их в тканях уменьшается. Они постепенно выполняют свою очистительную функцию (переваривая бактерии и продукты распада поврежденной ткани), остаются жизнеспособными в течение нескольких часов и затем погибают. Очаг воспаления заполняют макрофаги не местного происхождения, а являющиеся потомками стволовой кроветворной клетки. В процессе активного фагоцитоза макрофаги погибают. В фазе пролиферации в очаге воспаления появляется много клеток, большинство из которых происходит из мононуклеарных клеток, попавших в очаг воспаления из тока крови (моноциты, лимфоциты, макрофаги). Их предшественником является стволовая клетка костного мозга, т. е. эти клетки имеют гематогенное происхождение. При воспалении они мигрируют в очаг воспаления вслед за нейтрофилами. Из камбиальных клеток мезенхимы в очаге воспаления появляются только фибробласты. Скопление клеток в очаге воспаления – воспалительный инфильтрат.

Эта фаза воспаления характеризуется анаболическими процессами. Они выражаются повышением в клетках интенсивности синтеза РНК и ДНК, усиленным синтезом основного вещества, клеточных ферментов, в том числе гидролитических. Особенно большую ферментативную активность проявляют кислые гидролазы моноцитов, гистиоцитов, макрофагов, являющиеся маркерами лизосом. В анаболической фазе имеет место повышенная активность лизосом, но здесь их ферментативная активность направлена на «очистительную» функцию. В клетках повышается интенсивность окислительно-восстановительных процессов, благодаря чему усиливается сопряженный процесс дыхания и окислительного фосфорилирования, обеспечивающий наиболее благоприятные условия для жизнедеятельности воспаленной ткани, особенно в тех случаях, когда в начальной фазе произошло значительное ее повреждение, сопровождающееся разрушением. Если воспаление развивается в зоне, пограничной с выстилающим ткань эпителием (например, в коже, слизистой оболочке), то наблюдается пролиферация со стороны камбиального слоя эпителия, как это нередко наблюдается, например, при заживлении язв. Разрастания эпителия рассматриваются как воспалительные. При них сохраняются коррелятивные связи между эпителием и подлежащей соединительной тканью, что не позволяет относить их к атипичным разрастаниям. Эти воспалительные разрастания эпителия могут выполнять выделительную функцию.

Можно отметить наличие в клеточных инфильтратах иммунокомпетентных клеток, распознающих и перерабатывающих антигены и вырабатывающих антитела. К этой группе относятся Т– и В-лимфоциты, макрофаги и плазматические клетки. Если имеются другие признаки воспаления и важнейший из них – реакция со стороны микроциркуляторного русла, то можно говорить о воспалении на иммунной основе (А. И. Струков, 1975). Воспаление, развивающееся на иммунной основе (иммунное воспаление), имеет свои клинико-морфологические особенности.

Разнообразные клетки в очаге воспаления выполняют свои специфические функции и постепенно исчезают, не подвергаясь дальнейшим превращениям, в конечном итоге в воспалительном очаге остается одна домиирующая клетка – фибробласт. Большинство фибробластов возникает из местных камбиальных элементов, предшественником которых являются стволовые клетки костного мозга. Фибробласты, осуществляющие фибриллогенез, далее превращаются в фиброциты, и воспалительный процесс заканчивается образованием зрелой волокнистой соединительной ткани, количество которой может быть различным в зависимости от глубины повреждения пораженного субстрата.